Номер 181, страница 34 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

181. *Среднесуточная предельно допустимая концентрация (ПДК) аммиака в атмосферном воздухе составляет $0,040 \text{ мг}/\text{м}^3$. Рассчитайте молярную концентрацию аммиака в воздухе, в котором ПДК превышена в 5 раз по сравнению с допустимой.

Дано:

Среднесуточная ПДК аммиака ($\text{NH}_3$): $\gamma_{\text{ПДК}} = 0,040 \text{ мг/м}^3$

Кратность превышения ПДК: $k=5$

Найти:

Молярную концентрацию аммиака: $C(\text{NH}_3)$

Решение:

1. Сначала найдем фактическую массовую концентрацию аммиака в воздухе ($\gamma_{\text{факт}}$), которая в 5 раз превышает предельно допустимую концентрацию (ПДК).

$\gamma_{\text{факт}} = k \times \gamma_{\text{ПДК}} = 5 \times 0,040 \text{ мг/м}^3 = 0,20 \text{ мг/м}^3$.

2. Для расчета молярной концентрации нам понадобится молярная масса аммиака ($\text{NH}_3$). Она рассчитывается как сумма относительных атомных масс азота ($\text{N}$) и трех атомов водорода ($\text{H}$).

$M(\text{NH}_3) = A_r(\text{N}) + 3 \times A_r(\text{H}) \approx 14,007 \text{ г/моль} + 3 \times 1,008 \text{ г/моль} = 17,031 \text{ г/моль}$.

3. Теперь переведем фактическую массовую концентрацию $\gamma_{\text{факт}}$ из $\text{мг/м}^3$ в $\text{г/м}^3$, чтобы единицы измерения соответствовали единицам молярной массы (г/моль).

$\gamma_{\text{факт}} = 0,20 \text{ мг/м}^3 = 0,20 \times 10^{-3} \text{ г/м}^3 = 2,0 \times 10^{-4} \text{ г/м}^3$.

4. Молярная концентрация ($C$) связана с массовой концентрацией ($\gamma$) и молярной массой ($M$) следующей формулой:

$C = \frac{\gamma}{M}$

Подставим наши значения в формулу:

$C(\text{NH}_3) = \frac{2,0 \times 10^{-4} \text{ г/м}^3}{17,031 \text{ г/моль}} \approx 1,1743 \times 10^{-5} \text{ моль/м}^3$.

5. Исходное значение ПДК ($0,040 \text{ мг/м}^3$) дано с двумя значащими цифрами. Следовательно, результат следует округлить до двух значащих цифр.

$C(\text{NH}_3) \approx 1,2 \times 10^{-5} \text{ моль/м}^3$.

Ответ: молярная концентрация аммиака в воздухе составляет $1,2 \times 10^{-5} \text{ моль/м}^3$.