Номер 125, страница 26 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

125. В воде массой 320 г растворили 10,0 г мочевины $CO(NH_2)_2$. Рассчитайте массовую долю азота в полученном растворе. Приготовленный раствор какой массы необходимо взять для того, чтобы внести в почву 500 мг азота?

Дано:

масса воды ($m(H₂O)$) = 320 г = 0,320 кг

масса мочевины ($m(CO(NH₂)₂)$) = 10,0 г = 0,0100 кг

масса необходимого азота ($m_{N, необх}$) = 500 мг = 0,500 г = 0,0005 кг

Найти:

массовую долю азота в полученном растворе ($\omega(N)_{р-ра}$) - ?

массу раствора, необходимую для внесения 500 мг азота ($m_{р-ра, необх}$) - ?

Решение:

Рассчитайте массовую долю азота в полученном растворе.

1. Найдем общую массу полученного раствора, сложив массу воды и массу растворенной мочевины:

$m_{р-ра} = m(H₂O) + m(CO(NH₂)₂) = 320 \text{ г} + 10,0 \text{ г} = 330 \text{ г}$

2. Рассчитаем молярную массу мочевины $CO(NH₂)₂$. Используем относительные атомные массы: $Ar(C)=12 \text{ а.е.м.}, Ar(O)=16 \text{ а.е.м.}, Ar(N)=14 \text{ а.е.м.}, Ar(H)=1 \text{ а.е.м.}$

$M(CO(NH₂)₂) = Ar(C) + Ar(O) + 2 \cdot (Ar(N) + 2 \cdot Ar(H)) = 12 + 16 + 2 \cdot (14 + 2 \cdot 1) = 60 \text{ г/моль}$

3. Найдем массу азота, содержащегося в 10,0 г мочевины. Сначала определим массовую долю азота в молекуле мочевины:

$\omega(N)_{мочевина} = \frac{2 \cdot Ar(N)}{M(CO(NH₂)₂)} = \frac{2 \cdot 14}{60} = \frac{28}{60} \approx 0,467$

Теперь найдем массу азота в 10,0 г мочевины:

$m(N) = m(CO(NH₂)₂) \cdot \omega(N)_{мочевина} = 10,0 \text{ г} \cdot \frac{28}{60} \approx 4,67 \text{ г}$

4. Рассчитаем массовую долю азота в полученном растворе по формуле:

$\omega(N)_{р-ра} = \frac{m(N)}{m_{р-ра}} \cdot 100\%$

$\omega(N)_{р-ра} = \frac{4,67 \text{ г}}{330 \text{ г}} \cdot 100\% \approx 1,41\%$

Ответ: массовая доля азота в полученном растворе составляет 1,41%.

Приготовленный раствор какой массы необходимо взять для того, чтобы внести в почву 500 мг азота?

1. Масса азота, которую необходимо внести в почву, составляет 500 мг, что равно 0,500 г.

2. Зная массовую долю азота в растворе ($\omega(N)_{р-ра}$), можно найти массу раствора ($m_{р-ра, необх}$), содержащую необходимую массу азота ($m_{N, необх}$), по формуле:

$m_{р-ра, необх} = \frac{m_{N, необх}}{\omega(N)_{р-ра}}$

3. Подставим значения. Для большей точности вычислений используем массовую долю в виде десятичной дроби (0,01414):

$m_{р-ра, необх} = \frac{0,500 \text{ г}}{0,01414} \approx 35,36 \text{ г}$

Округляя результат до трех значащих цифр (в соответствии с данными задачи), получаем 35,4 г.

Ответ: необходимо взять 35,4 г раствора.