Номер 477, страница 92 - гдз по химии 9 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

477. Азот какой минимальной массы необходим для производства аммиачной селитры массой 32,0 т, содержащей 99,0 % основного вещества?

Дано:

$m_{\text{продукта}} = 32.0 \text{ т} = 3.20 \cdot 10^4 \text{ кг}$

$\omega(NH_4NO_3) = 99.0 \% = 0.99$

Найти:

$m(N) - ?$

Решение:

Основным веществом в аммиачной селитре является нитрат аммония, химическая формула которого $NH_4NO_3$.

1. Первым шагом определим массу чистого нитрата аммония в 32,0 тоннах технического продукта, учитывая, что массовая доля основного вещества составляет 99,0%.

$m_{\text{чист}}(NH_4NO_3) = m_{\text{продукта}} \cdot \omega(NH_4NO_3) = 32.0 \text{ т} \cdot 0.99 = 31.68 \text{ т}$

2. Далее рассчитаем молярную массу нитрата аммония ($M$). Для этого воспользуемся относительными атомными массами элементов (округленными): $A_r(N)=14$, $A_r(H)=1$, $A_r(O)=16$.

$M(NH_4NO_3) = 2 \cdot A_r(N) + 4 \cdot A_r(H) + 3 \cdot A_r(O) = 2 \cdot 14 + 4 \cdot 1 + 3 \cdot 16 = 28 + 4 + 48 = 80 \text{ г/моль}$.

3. Теперь вычислим массовую долю ($\omega$) азота в нитрате аммония. Важно отметить, что в каждой формульной единице $NH_4NO_3$ содержатся два атома азота.

$\omega(N) = \frac{2 \cdot A_r(N)}{M(NH_4NO_3)} = \frac{2 \cdot 14}{80} = \frac{28}{80} = 0.35$

4. Зная массу чистого нитрата аммония и массовую долю азота в нем, можем найти минимальную массу азота, необходимую для производства. Минимальная масса предполагает 100% выход по азоту, то есть весь исходный азот переходит в конечный продукт.

$m(N) = m_{\text{чист}}(NH_4NO_3) \cdot \omega(N) = 31.68 \text{ т} \cdot 0.35 = 11.088 \text{ т}$

5. Исходные данные в условии задачи (32,0 т и 99,0 %) представлены с тремя значащими цифрами. Следовательно, конечный результат следует округлить до трех значащих цифр.

$m(N) \approx 11.1 \text{ т}$

Ответ: минимальная масса азота, необходимая для производства, составляет 11,1 т.