Номер 5, страница 138 - гдз по химии 9 класс учебник Шиманович, Василевская

5. Рассчитайте химическое количество, массу и объем (Н. у.) азота, необходимого для получения аммиака объемом $11,2 \text{ дм}^3$ (н. у.).

Дано:

$V(NH_3) = 11,2 \text{ дм}^3$ (н. у.)

$V_m = 22,4 \text{ дм}^3/\text{моль}$

В системе СИ:

$V(NH_3) = 11,2 \times 10^{-3} \text{ м}^3$

$V_m = 22,4 \times 10^{-3} \text{ м}^3/\text{моль}$

Найти:

$n(N_2)$ - ?

$m(N_2)$ - ?

$V(N_2)$ - ?

Решение:

1. Запишем уравнение реакции синтеза аммиака:

$N_2 + 3H_2 \rightarrow 2NH_3$

2. Найдем химическое количество (число молей) аммиака объемом 11,2 дм³, используя молярный объем газа при нормальных условиях ($V_m = 22,4 \text{ дм}^3/\text{моль}$):

$n(NH_3) = \frac{V(NH_3)}{V_m} = \frac{11,2 \text{ дм}^3}{22,4 \text{ дм}^3/\text{моль}} = 0,5 \text{ моль}$

3. По уравнению реакции определим химическое количество азота ($N_2$), вступившего в реакцию. Согласно стехиометрическим коэффициентам, на 2 моль аммиака приходится 1 моль азота, то есть соотношение $n(N_2) : n(NH_3) = 1 : 2$.

$n(N_2) = \frac{1}{2} n(NH_3) = \frac{1}{2} \times 0,5 \text{ моль} = 0,25 \text{ моль}$

4. Рассчитаем объем азота, соответствующий найденному химическому количеству, при нормальных условиях:

$V(N_2) = n(N_2) \times V_m = 0,25 \text{ моль} \times 22,4 \text{ дм}^3/\text{моль} = 5,6 \text{ дм}^3$

5. Рассчитаем массу необходимого азота. Молярная масса азота $N_2$ равна:

$M(N_2) = 2 \times A_r(N) = 2 \times 14 \text{ г/моль} = 28 \text{ г/моль}$

Теперь найдем массу:

$m(N_2) = n(N_2) \times M(N_2) = 0,25 \text{ моль} \times 28 \text{ г/моль} = 7 \text{ г}$

Ответ: для получения 11,2 дм³ аммиака потребуется азот химическим количеством $0,25 \text{ моль}$, массой $7 \text{ г}$ и объемом $5,6 \text{ дм}^3$ (н. у.).