Номер 622, страница 105 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

622. При $20 \text{ }^\circ\text{C}$ растворимость аммиака составляет примерно 700 объемов на 1 объем воды. Приняв молярный объем газа при $20 \text{ }^\circ\text{C}$ и при $0 \text{ }^\circ\text{C}$ одинаковым, рассчитайте растворимость аммиака при этой температуре.

Дано:

Температура, $T = 20$ °C

Объемная растворимость аммиака: 700 объемов $NH_3$ на 1 объем $H_2O$

Условие: молярный объем газа при 20 °C и при 0 °C одинаков.

$T = 20 + 273.15 = 293.15$ К

Молярный объем газа при нормальных условиях (н.у.): $V_m = 22.4 \text{ л/моль} = 0.0224 \text{ м}^3/\text{моль}$

Плотность воды при 20 °C: $\rho(H_2O) \approx 1000 \text{ г/л} = 1000 \text{ кг/м}^3$

Найти:

Растворимость аммиака $S$ (в г на 100 г $H_2O$).

Решение:

Вопрос задачи подразумевает пересчет объемной растворимости в массовую, которая стандартно выражается в граммах растворенного вещества на 100 г растворителя.

1. Для удобства расчетов примем за 1 объем воды 1 литр. Тогда масса этого объема воды (принимая плотность $\rho(H_2O) \approx 1000$ г/л) составляет:

$m(H_2O) = V(H_2O) \cdot \rho(H_2O) = 1 \text{ л} \cdot 1000 \text{ г/л} = 1000$ г

2. Согласно условию, в 1 объеме воды растворяется 700 объемов аммиака. Следовательно, в 1 л (1000 г) воды растворяется 700 л аммиака ($NH_3$):

$V(NH_3) = 700$ л

3. Найдем количество вещества аммиака в этом объеме. По условию задачи, молярный объем газа при 20 °C принимается равным молярному объему при нормальных условиях (0 °C, 1 атм), то есть $V_m = 22.4$ л/моль.

$n(NH_3) = \frac{V(NH_3)}{V_m} = \frac{700 \text{ л}}{22.4 \text{ л/моль}} = 31.25$ моль

4. Вычислим массу полученного количества аммиака. Молярная масса аммиака ($NH_3$) с округлением до целых чисел:

$M(NH_3) = M(N) + 3 \cdot M(H) = 14 + 3 \cdot 1 = 17$ г/моль

Масса аммиака равна:

$m(NH_3) = n(NH_3) \cdot M(NH_3) = 31.25 \text{ моль} \cdot 17 \text{ г/моль} = 531.25$ г

5. Таким образом, в 1000 г воды при 20 °C растворяется 531.25 г аммиака. Чтобы выразить растворимость в стандартных единицах (г на 100 г воды), необходимо полученную массу аммиака разделить на 10:

$S = \frac{531.25 \text{ г } NH_3}{1000 \text{ г } H_2O} \cdot 100 \text{ г } H_2O = 53.125$ г $NH_3$ / 100 г $H_2O$

Учитывая, что исходные данные ("примерно 700") имеют невысокую точность, округлим результат.

Ответ: Растворимость аммиака при 20 °C составляет примерно 53.1 г на 100 г воды.