Номер 436, страница 86 - гдз по химии 9 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

436. Рассчитайте массу раствора с массовой долей $HNO_3$, равной 12,6 %, необходимого для получения из аммиака нитрата аммония химическим количеством 4,30 кмоль.

Дано:

$w(HNO_3) = 12,6 \%$

$n(NH_4NO_3) = 4,30 \text{ кмоль}$

$n(NH_4NO_3) = 4,30 \text{ кмоль} = 4,30 \cdot 10^3 \text{ моль} = 4300 \text{ моль}$

Найти:

$m_{\text{р-ра}}(HNO_3) - ?$

Решение:

1. Составим уравнение химической реакции получения нитрата аммония при взаимодействии аммиака с азотной кислотой:

$NH_3 + HNO_3 \rightarrow NH_4NO_3$

2. Из уравнения реакции видно, что стехиометрические коэффициенты перед азотной кислотой ($HNO_3$) и нитратом аммония ($NH_4NO_3$) равны. Это означает, что их химические количества соотносятся как 1:1.

$n(HNO_3) = n(NH_4NO_3) = 4,30 \text{ кмоль}$

3. Рассчитаем молярную массу азотной кислоты ($HNO_3$).

$M(HNO_3) = 1 \cdot A_r(H) + 1 \cdot A_r(N) + 3 \cdot A_r(O) = 1 + 14 + 3 \cdot 16 = 63 \text{ г/моль}$

Для расчетов с киломолями удобно использовать молярную массу в кг/кмоль, численно она будет такой же:

$M(HNO_3) = 63 \text{ кг/кмоль}$

4. Вычислим массу чистой азотной кислоты, которая необходима для реакции, по формуле $m = n \cdot M$:

$m(HNO_3) = n(HNO_3) \cdot M(HNO_3)$

$m(HNO_3) = 4,30 \text{ кмоль} \cdot 63 \text{ кг/кмоль} = 270,9 \text{ кг}$

5. Зная массу чистого вещества и его массовую долю в растворе, найдем массу всего раствора. Массовая доля ($w$) определяется как отношение массы растворенного вещества ($m_{\text{в-ва}}$) к массе раствора ($m_{\text{р-ра}}$):

$w = \frac{m_{\text{в-ва}}}{m_{\text{р-ра}}}$

Отсюда масса раствора равна:

$m_{\text{р-ра}}(HNO_3) = \frac{m(HNO_3)}{w(HNO_3)}$

Перед расчетом переведем массовую долю из процентов в доли единицы: $w(HNO_3) = 12,6 \% = 0,126$.

$m_{\text{р-ра}}(HNO_3) = \frac{270,9 \text{ кг}}{0,126} = 2150 \text{ кг}$

Ответ: масса необходимого раствора азотной кислоты равна 2150 кг.