Химия

8 класс
Вопрос
Смесь аммиака с кислородом, имеющую плотность по водороду 13, пропустили над платино-родиевым катализатором. Полученную смесь веществ при небольшом нагревании выдерживали в закрытом сосуде до прекращения всех химических реакций, затем охладили. Определите состав полученного раствора (в массовых долях), если известно, что при каталитическом окислении аммиака не происходит никаких побочных процессов и что выход в этой реакции в расчете на аммиак составляет 80%.
Ответ


Допустим, что имелся 1 моль исходной газовой смеси, и рассчитаем ее состав:

Пусть $\nu (NH_{3}) = x$ и $\nu (O_{2}) = y. M_{ср.}(газовой смеси) = 13 \cdot 2 = 26 г/моль$.

$\left . \begin{matrix} x + y = 1 & \cdot 32 \\ 17x + 32y = 26 & ~ \end{matrix} \right | \left . \begin{matrix} 32x + 32y = 32 \\ 17x + 32y = 26 \end{matrix} \right | \left . \begin{matrix} 15x = 6 \\ x = \frac{6}{15} = 0,4 \end{matrix} \right | \begin{matrix} y = 0,6 \\ ~ \end{matrix}$

Записываем уравнения химических реакций и проставляем количества реагирующих и образующихся веществ с учетом избытка и недостатка, не забывая, что в первую реакцию вступило только 80 % исходного аммиака:

$\nu (NH_{3} \: вступившего \: в \: реакцию \: каталитического \: окисления) = 0,4 \cdot 0,8 = 0,32 моль$.

$\begin{matrix} Было: \\ ~ \\ Прореагировало: \end{matrix} \begin{matrix} 0,4 \\ 4NH_{3} \\ 0,32 \end{matrix} + \begin{matrix} 0,6 \\ 5O_{2} \\ 0,4 \end{matrix} \begin{matrix} ~ \\ \rightarrow \\ стало: \end{matrix} \begin{matrix} ~ \\ 4NO \\ 0,32 \end{matrix} + \begin{matrix} ~ \\ 6H_{2}O \\ 0,48 \end{matrix} + \begin{matrix} ~ \\ (O_{2} ) \\ 0,2 \end{matrix} + \begin{matrix} ~ \\ (NH_{3}) \\ 0,08 \end{matrix}$ (1)

$\begin{matrix} Было: \\ ~ \\ Прореагировало: \end{matrix} \begin{matrix} 0,32 \\ 2NO \\ 0,32 \end{matrix} + \begin{matrix} 0,2 \\ O_{2} \\ 0,16 \end{matrix} \begin{matrix} ~ \\ \rightarrow \\ стало: \end{matrix} \begin{matrix} ~ \\ 2NO_{2} \\ 0,32 \end{matrix} + \begin{matrix} ~ \\ (O_{2}) \\ 0,04 \end{matrix}$ (2)

$\begin{matrix} Было: \\ ~ \\ Прореагировало: \end{matrix} \begin{matrix} 0,32 \\ 4NO_{2} \\ 0,16 \end{matrix} + \begin{matrix} 0,48 \\ 2H_{2}O \\ 0,08 \end{matrix} + \begin{matrix} 0,04 \\ O_{2} \\ 0,04 \end{matrix} \begin{matrix} ~ \\ \rightarrow \\ стало: \end{matrix} \begin{matrix} ~ \\ 4HNO_{3} \\ 0,16 \end{matrix} + \begin{matrix} ~ \\ (NO_{2}) \\ 0,16 \end{matrix} + \begin{matrix} ~ \\ (H_{2}O ) \\ 0,4 \end{matrix} $ (3)

$\begin{matrix} Было: \\ ~ \\ Прореагировало: \end{matrix} \begin{matrix} 0,16 \\ 3NO_{2} \\ 0,16 \end{matrix} + \begin{matrix} 0,4 \\ H_{2}O \\ 0,0533 \end{matrix} \begin{matrix} ~ \\ \rightarrow \\ стало: \end{matrix} \begin{matrix} ~ \\ 2HNO_{3} \\ 0,107 \end{matrix} + \begin{matrix} ~ \\ NO \\ 0,0533 \end{matrix} + \begin{matrix} ~ \\ (H_{2}O ) \\ 0,3467 \end{matrix} $ (4)

$\begin{matrix} Было: \\ ~ \\ Прореагировало: \end{matrix} \begin{matrix} 0,267 \\ HNO_{3} \\ 0,08 \end{matrix} + \begin{matrix} 0,08 \\ NH_{3} \\ 0,08 \end{matrix} \begin{matrix} ~ \\ \rightarrow \\ стало: \end{matrix} \begin{matrix} ~ \\ NH_{4}NO_{3} \\ 0,08 \end{matrix} + \begin{matrix} ~ \\ (HNO_{3}) \\ 0,08 \end{matrix}$ (5)

Определяем состав образовавшегося раствора:

$m(HNO_{3}) = 0,187 \cdot 63 = 11,78 г$.
$m(HN_{4}NO_{3}) = 0,08 \cdot 80 = 6,4 г$.
$m(H_{2}O) = 0,3467 \cdot 18 = 6,24 г$.
$m(конечного \: раствора) = 11,78 + 6,4 + 6,24 = 24,42 г$.
$\omega (HNO_{3}) = \frac{11,78}{24,42} = 0,4824$.
$\omega (NH_{4}NO_{3}) = \frac{6,4}{24,42} = 0,2621$.
Ответ: $\omega (HNO_{3}) = 48,24 \text{ %} ; \omega (NH_{4}NO_{3}) = 26,21 \text{ % }$.
8 класс Химия Средняя

Ещё по теме

Раствор, полученный при кипячении сульфита натрия с серой, кроме основного продукта реакции содержал также остаток непрореагировавшего сульфита. Для анализа полученного раствора отобрали две пробы по $10 см^3$ каждая. Первую пробу разбавили дистиллированной водой до объема $100 см^3$, обработали избытком разбавленной серной кислоты и оттитровали $22 см^3$ 1 н. раствора $KMnO_4$. Вторую пробу прокипятили с бромной водой до растворения первоначально выпавшего осадка. Полученный таким образом раствор обработали избытком раствора $BaCl_2$. Масса выпавшего при этом осадка после прокаливания оказалась равной 4,9015 г. Напишите уравнения проведенных реакций и вычислите содержание продукта реакции и непрореагировавшего сульфита натрия в анализируемом образце.
8 класс Химия Средняя
К раствору, содержащему смесь хлорида железа (III) и серной кислоты, сначала добавили избыток гидроксида калия, а затем - нитрата бария. Какие ионы остались в растворе? Напишите уравнения реакций.
8 класс Химия Средняя
В смеси содержатся металлическое железо, оксид железа (II), оксид железа (III) и пустая порода. При восстановлении 1 г смеси водородом получается 0,2 г воды. Растворение такой же навески в соляной кислоте сопровождается выделением 40 мл водорода (условия нормальные). Если полученный раствор обработать избытком азотной кислоты, а затем полностью осадить железо аммиаком и выделившийся осадок прокалить до постоянной массы, масса осадка составит 0,78 г. Определить процентный состав смеси.
8 класс Химия Средняя
При действии соляной кислоты на 4,66 г смеси железа и цинка было получено 1,792 л водорода (н. у.) Определите состав смеси.
8 класс Химия Средняя
Определите массу бензола, необходимого для получения 3600 кг хлорбензола-сырца, в котором массовая доля хлорбензола составляет 31 %, дихлорбензола - 3 %, трихлорбензола - 0,5 %, а остальное - бензол. Учтите, что при получении 1 т хлорбензола испаряется 1,8 т бензола. Определите массу прореагировавшего бензола.
8 класс Химия Средняя
К раствору хлорида железа, содержащему 13,0 г соли, прибавили избыток гидроксида калия. При этом образовался осадок массой 8,56 г. Определите валентность железа в хлориде.
8 класс Химия Средняя
Образец смеси соли некоторого металла с его двуокисью массой 0,45 г нагрели до температуры, превышающей $530^{\circ} C$. Выделившийся при этом бурый газ количественно собрали в газовую бюретку над ртутью. При температуре $20^{\circ} C$ и давлении 740 мм рт. ст. объем собранного газа был равен $72,3 см^3$. Твердый остаток, образовавшийся после прокаливания, растворили в водном растворе серной кислоты и полученный раствор обработали раствором перекиси водорода. При этом выделился газ, который при температуре $20^{\circ}C$ и давлении 912 мм рт. ст. занимал в газовой бюрет- 0 объем $69,1 см^3$. Для характеристики катиона, входящего в состав соли, небольшое количество смеси обработали водой и обнаружили, что полученный раствор при действии сульфида натрия выделяет осадок телесного цвета. а. Установите, какие соединения входили в состав смеси, и напишите уравнения реакций, описанных в задаче. б. Вычислите процентный состав смеси.
8 класс Химия Средняя
Существует возможность получения ацетона из карбида кальция. Соответствующий процесс включает пять основных химических реакций. Приведите химические уравнения каждой реакции и рассчитайте количество ацетона, полученного из 1 кг карбида кальция, если выход первой реакции равен 99%, второй - 90%, третьей - 95%, четвертой - 100%, а пятой - 70% теоретически возможного.
8 класс Химия Средняя
Написать все возможные структуры изомеров аминов состава $C_{4}H_{11}N$ и назвать их. Указать первичные, вторичные и третичные амины. Какой из них обладает наибольшей основностью?
8 класс Химия Средняя
Раствор кристаллов некоторой соли зеленого цвета дает с нитратом бария белый осадок, не растворимый в кислотах. При действии раствора едкого натра из раствора этой соли выпадает осадок зеленоватого цвета, который под влиянием воздуха приобретает коричневую окраску. Установлено также, что исходная соль представляет собой кристаллогидрат, раствор которого обесцвечивает подкисленный раствор марганцовокислого калия. Кроме того обнаружено, что для титрования 1,389 г этой соли в растворе, подкисленном серной кислотой, необходимо 50 см^3 0,02 М раствора марганцовокислого калия. Установите молекулярную формулу исследуемой соли.
8 класс Химия Средняя