Через катализатор пропущено 89,6 л смеси азота и водорода. После этого смесь заняла объем, равный 67,2 л (н.у.). Полученный аммиак растворили в 100,88 мл раствора с массовой долей аммиака 12% (ρ = 0,95 г/мл). Определите массовую долю (%) аммиака в полученном растворе.

Предыдущий
вопрос Следующий
вопрос

Для начала определим количество вещества азота и водорода до и после прохождения через катализатор.
До реакции:
V1 = 89,6 л
По закону Лузака-Лавуазье, объем азота и водорода в изначальной смеси равен их суммарному объему:
V(N2) + V(H2) = V1 = 89,6 л
После реакции:
V2 = 67,2 л
Так как азот и водород реагируют между собой по уравнению:
N2 + 3H2 = 2NH3,
то 1 моль азота реагирует с 3 молями водорода и образует 2 моля аммиака. Поскольку объемы пропорциональны количеству вещества газа, получим:
V(N2) = V(H2)/3
V(NH3) = V(H2)/32
V(NH3) = 2/3 V(H2)

V(N2) + V(H2) = V1
V(N2) + 3V(N2) = V1
4V(N2) = V1
V(N2) = V1/4
V(N2) = 89,6 л / 4 = 22,4 л

Так как V(NH3) = 2/3 V(H2), то V(H2) = 3/2 V(NH3)
V(H2) = 3/2 V(NH3) = 3/2 44,8 л = 67,2 л

Следовательно, после реакции в смеси азота и водорода осталось 22,4 л азота и 67,2 л водорода.

Теперь определим массу полученного аммиака:
m(NH3) = V(NH3) ρ(NH3) = 44,8 л 0,95 г/л = 42,56 г

Теперь найдем массу аммиака в полученном растворе:
m(NH3_раствор) = m(NH3) %NH3_раствор/100 = 42,56 г 12/100 = 5,1072 г

Теперь найдем массу полученного раствора:
m(раствор) = 100,88 мл * 0,95 г/мл = 96,34 г

И наконец, определим массовую долю аммиака в полученном растворе:
%NH3_раствор = m(NH3_раствор) / m(раствор) 100% = 5,1072 г / 96,34 г 100% ≈ 5,30%

Итак, массовая доля аммиака в полученном растворе составляет около 5,30%.