Номер 1160, страница 182 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

1160. Какая масса аммиачной селитры, массовая доля нитрата аммония в которой составляет 97 %, необходима для внесения в почву 100 г азота? Какая масса мочевины может быть использована вместо такого количества аммиачной селитры?

Дано:

$m(\text{N}) = 100 \text{ г}$

$w(\text{NH}_4\text{NO}_3)_{\text{в селитре}} = 97\% = 0.97$

Перевод в СИ:

$m(\text{N}) = 0.1 \text{ кг}$

Найти:

$m(\text{селитры}) - ?$

$m((\text{NH}_2)_2\text{CO}) - ?$

Решение:

Какая масса аммиачной селитры, массовая доля нитрата аммония в которой составляет 97 %, необходима для внесения в почву 100 г азота?

1. Сначала определим массовую долю азота ($w(\text{N})$) в чистом нитрате аммония, химическая формула которого $NH_4NO_3$. Для этого рассчитаем молярные массы азота и самого соединения, используя относительные атомные массы: $Ar(\text{N})=14$, $Ar(\text{H})=1$, $Ar(\text{O})=16$.

Молярная масса нитрата аммония:

$M(NH_4NO_3) = 2 \cdot M(N) + 4 \cdot M(H) + 3 \cdot M(O) = 2 \cdot 14 + 4 \cdot 1 + 3 \cdot 16 = 80 \text{ г/моль}$.

В одной формульной единице $NH_4NO_3$ содержится два атома азота, их общая масса составляет $2 \cdot 14 = 28 \text{ г/моль}$.

Массовая доля азота в нитрате аммония:

$w(N)_{NH_4NO_3} = \frac{2 \cdot M(N)}{M(NH_4NO_3)} = \frac{28 \text{ г/моль}}{80 \text{ г/моль}} = 0.35$ (или 35%).

2. Теперь рассчитаем массу чистого нитрата аммония, в котором содержится 100 г азота.

$m_{\text{чист.}}(NH_4NO_3) = \frac{m(N)}{w(N)_{NH_4NO_3}} = \frac{100 \text{ г}}{0.35} \approx 285.71 \text{ г}$.

3. Аммиачная селитра является техническим продуктом и содержит 97% чистого нитрата аммония. Чтобы найти массу селитры, разделим массу чистого вещества на его массовую долю в техническом продукте.

$m(\text{селитры}) = \frac{m_{\text{чист.}}(NH_4NO_3)}{w(NH_4NO_3)_{\text{в селитре}}} = \frac{285.71 \text{ г}}{0.97} \approx 294.55 \text{ г}$.

Ответ: необходимо 294,55 г аммиачной селитры.

Какая масса мочевины может быть использована вместо такого количества аммиачной селитры?

Чтобы заменить указанное количество аммиачной селитры, мочевина должна обеспечить поступление в почву такого же количества азота, то есть 100 г.

1. Химическая формула мочевины (карбамида) — $(NH_2)_2CO$. Определим массовую долю азота в чистой мочевине (предполагая 100% чистоту, так как иное не указано в условии). Используем относительные атомные массы: $Ar(\text{C})=12$, $Ar(\text{O})=16$, $Ar(\text{N})=14$, $Ar(\text{H})=1$.

Молярная масса мочевины:

$M((NH_2)_2CO) = M(C) + M(O) + 2 \cdot M(N) + 4 \cdot M(H) = 12 + 16 + 2 \cdot 14 + 4 \cdot 1 = 60 \text{ г/моль}$.

В одной молекуле мочевины содержится два атома азота, их общая масса $2 \cdot 14 = 28 \text{ г/моль}$.

Массовая доля азота в мочевине:

$w(N)_{(NH_2)_2CO} = \frac{2 \cdot M(N)}{M((NH_2)_2CO)} = \frac{28 \text{ г/моль}}{60 \text{ г/моль}} \approx 0.4667$ (или 46,67%).

2. Теперь рассчитаем массу мочевины, необходимую для внесения 100 г азота.

$m((NH_2)_2CO) = \frac{m(N)}{w(N)_{(NH_2)_2CO}} = \frac{100 \text{ г}}{28/60} = 100 \text{ г} \cdot \frac{60}{28} \approx 214.29 \text{ г}$.

Ответ: можно использовать 214,29 г мочевины.