Химия
8 класс
Вопрос
Образец технической аммиачной селитры массой 1 г смешали с соответствующим образом подобранным количеством сплава Деварда (50 % Cu, 45 % Al, 5 % Zn) и прокипятили с раствором едкого натра. Выделяющиеся газы пропустили через промывную склянку, содержащую 62 см^3 0,2 н. раствора серной кислоты. После завершения реакции оставшуюся в промывной склянке кислоту оттитровали 14 см^3 0,1 н. раствора едкого кали. К другому образцу той же аммиачной селитры массой 8,3 г добавили 22,31 г раствора серной кислоты. Оставшиеся после завершения реакции вещества имели массу 28,784 г.
Напишите уравнения реакций, использованных в процессе исследования технической аммиачной селитры, и определите ее состав (в процентах по массе), если известно, что кроме аммиачной селитры и известняка она содержит еще некоторое количество примесей, которые не выделяют газов ни при действии щелочей, ни при действии кислот.
Ответ
В состав образца аммиачной селитры входят нитрат аммония NH4NO3, карбонат кальция CaCO3 и неизвестные примеси. При нагревании образца с раствором щелочи и сплавом Деварда происходят реакции
NH+4+OH−=[NH3⋅H2O]=NH3↑+H2O,
3NO−3+8Al+5OH−+2H2O=8AlO2+3NH3↑,
NO−3+4Zn+7OH−=4ZNO2−2+2H2O+NH3↑,
2OH−+2Al+2H2O=2AlO−2+3H2↑.
При действии серной кислоты на содержащийся в образце известняк выделяется CO2
CaCO3+2H++SO2−4=CaSO4+H2O+CO2.
Выделяющийся аммиак поглощается кислотой
NH3+H+=NH+4.
Избыток кислоты оттитровывается щелочью
H++OH−=H2O.
Из 1 моля нитрата аммония образуется 2 моля аммиака, поэтому количество молей соли в образце вдвое меньше количества грамм-эквивалентов кислоты, израсходованной на поглощение аммиака
n1=1/2(н1⋅V1−н2⋅V2)=1/2(NULL,2⋅0,062−0,1⋅0,014)=1/2(NULL,0124−0,0014)=0,0055 моля NH4NO3.
Содержание NH4NO3 в образце
c%=(n1⋅M1)/m1=(NULL,0055⋅80)/1=44%NH4NO3.
Масса двуокиси углерода, выделившейся из известняка при действии серной кислоты
mCO2=mселитры+mкислоты−mсульфата=8,3+22,310−28,784=1,826 г.
Содержание CaCO3 (M=100) в образце (NULL,826:44)⋅100=4,15гCaCO3, что соответствует (NULL,15:8,3)⋅100=50%CaCO3.
Следовательно, образец содержит 44 % NH4NO3, 50 % CaCO3 и 6 % инертных примесей.