Номер 800, страница 143 - гдз по химии 8 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

800. Водный раствор с массовой долей аммиака 3,0 % используют в медицине. Если осторожно поднести к ноздрям вату, смоченную таким раствором, то в некоторых случаях можно вывести человека из обморочного состояния.

а) Какое тривиальное название имеет такой раствор? Одно из неорганических веществ имеет схожее по звучанию тривиальное название, и поэтому часто возникает путаница. Приведите формулу этого вещества.

б) Рассчитайте объём (н. у.) аммиака и объём воды, которые необходимы для получения $10,0 \text{ дм}^3$ $3,0\%$-ного раствора, если его плотность равна $0,984 \text{ г/см}^3$.

в) Как можно получить небольшое количество аммиака в лабораторных условиях? Приведите уравнение соответствующей реакции и укажите условия её проведения.

а)

Такой водный раствор аммиака имеет тривиальное название нашатырный спирт. Вещество, имеющее созвучное тривиальное название — это нашатырь, который представляет собой хлорид аммония. Его химическая формула: $NH_4Cl$.

Ответ: Нашатырный спирт; $NH_4Cl$.

б)

Дано:
$\omega(NH_3) = 3,0 \% = 0,03$
$V_{р-ра} = 10,0 \text{ дм}^3$
$\rho_{р-ра} = 0,984 \text{ г/см}^3$
$V_m = 22,4 \text{ дм}^3/\text{моль}$ (при н. у.)
$\rho(H_2O) \approx 1,0 \text{ г/см}^3$

$V_{р-ра} = 10,0 \text{ дм}^3 = 10,0 \cdot 10^{-3} \text{ м}^3 = 0,01 \text{ м}^3$
$\rho_{р-ра} = 0,984 \text{ г/см}^3 = 984 \text{ кг/м}^3$
$\rho(H_2O) \approx 1,0 \text{ г/см}^3 = 1000 \text{ кг/м}^3$

Найти:
$V_{н.у.}(NH_3)$ — ?
$V(H_2O)$ — ?

Решение:

1. Найдем массу 3,0%-ного раствора аммиака. Для этого сначала переведем объем раствора из дм³ в см³:
$V_{р-ра} = 10,0 \text{ дм}^3 = 10000 \text{ см}^3$.
Масса раствора вычисляется по формуле $m = \rho \cdot V$:
$m_{р-ра} = \rho_{р-ра} \cdot V_{р-ра} = 0,984 \text{ г/см}^3 \cdot 10000 \text{ см}^3 = 9840 \text{ г}$.

2. Рассчитаем массу чистого аммиака ($NH_3$) в этом растворе, используя массовую долю:
$m(NH_3) = m_{р-ра} \cdot \omega(NH_3)$
$m(NH_3) = 9840 \text{ г} \cdot 0,03 = 295,2 \text{ г}$.

3. Вычислим количество вещества аммиака. Молярная масса аммиака $M(NH_3) = 14 + 3 \cdot 1 = 17 \text{ г/моль}$.
$n(NH_3) = \frac{m(NH_3)}{M(NH_3)}$
$n(NH_3) = \frac{295,2 \text{ г}}{17 \text{ г/моль}} \approx 17,36 \text{ моль}$.

4. Найдем объем газообразного аммиака при нормальных условиях (н. у.). Молярный объем любого газа при н. у. составляет $V_m = 22,4 \text{ дм}^3/\text{моль}$.
$V_{н.у.}(NH_3) = n(NH_3) \cdot V_m$
$V_{н.у.}(NH_3) = 17,36 \text{ моль} \cdot 22,4 \text{ дм}^3/\text{моль} \approx 388,9 \text{ дм}^3$.
Округляя до трех значащих цифр, получаем $V_{н.у.}(NH_3) \approx 389 \text{ дм}^3$.

5. Определим массу воды ($H_2O$), необходимой для приготовления раствора, как разность масс раствора и растворенного вещества:
$m(H_2O) = m_{р-ра} - m(NH_3)$
$m(H_2O) = 9840 \text{ г} - 295,2 \text{ г} = 9544,8 \text{ г}$.

6. Рассчитаем объем воды, принимая ее плотность равной $\rho(H_2O) \approx 1,0 \text{ г/см}^3$:
$V(H_2O) = \frac{m(H_2O)}{\rho(H_2O)}$
$V(H_2O) = \frac{9544,8 \text{ г}}{1,0 \text{ г/см}^3} = 9544,8 \text{ см}^3 = 9,5448 \text{ дм}^3$.
Округляя до трех значащих цифр, получаем $V(H_2O) \approx 9,54 \text{ дм}^3$.

Ответ: для получения 10,0 дм³ раствора необходимо взять 389 дм³ (н. у.) аммиака и 9,54 дм³ воды.

в)

В лабораторных условиях небольшое количество аммиака можно получить реакцией вытеснения из солей аммония более сильными основаниями (щелочами) при нагревании. Чаще всего используют смесь хлорида аммония ($NH_4Cl$) и гидроксида кальция ($Ca(OH)_2$).

Уравнение соответствующей реакции:
$2NH_4Cl_{(тв.)} + Ca(OH)_{2(тв.)} \xrightarrow{t} CaCl_{2(тв.)} + 2H_2O_{(г)} + 2NH_{3(г)}\uparrow$

Условия проведения реакции: нагревание смеси твердых реагентов.

Ответ: Аммиак получают нагреванием смеси соли аммония со щелочью, например: $2NH_4Cl + Ca(OH)_2 \xrightarrow{t} CaCl_2 + 2H_2O + 2NH_3\uparrow$.