Соли аммония. Пример задачи ЕГЭ по химии с решением

Задача № 34

Нитрит натрия массой 13,8 г внесли при нагревании в 220 г раствора хлорида аммония с массовой долей 10 %. Какой объем (н.у.) азота выделится при этом и какова массовая доля хлорида аммония в получившимся растворе?

Решение:

Первым действием в этих задачах нужно составить химическую реакцию.

Здесь указано, что нитрит натрия смешали с хлоридом аммония, при этом выделился азот.

• Если сначала тяжело понять, как это составить то можно для начала проигнорировать все цифры и смотреть только на химические вещества – так будет легче.

Нитрит натрия - это средняя соль, хлорид натрия тоже средняя соль; по логике две соли должны взаимодействовать только в одном случае – с получением новых продуктов реакции.

• Иначе, при реакции обмена мы получим те же вещества, а это уже не химический процесс.

Значит, данное взаимодействие будет проходит с отдачей и принятием электронов, то есть это окислительно – восстановительная реакция.

Как понять, какие вещества получатся?

• Ты уже знаешь из условия задачи, что в этой реакции выделился азот, N₂; разберем этот процесс более подробно.

В результате взаимодействия химических веществ друг с другом образуются новые вещества, иначе это не было бы химической реакцией.

Это происходит за счет ионов, входящих в состав сложных соединений.

• Иными словами, необходимо вспомнить ионно - обменные реакции.

Так как соли диссоциируют или распадаются на ионы металлов и ионы кислотных остатков, а в нашем процессе этих солей две, то выходит, что у нас есть ион натрия (Na ⁺), ион нитрита (NO₂ ^- ), ион аммония (NH₄ ⁺) и ион хлорида (Cl ^-).

• Все ионы, которые участвуют в химическом процессе, соединяются друг с другом не хаотично – это система, которую нужно знать.

Например, натрий в данной реакции должен образовать новое вещество, ищем отрицательный ион, так как два положительных иона друг с другом не соединяются при обычных условиях.

У нас есть два отрицательных иона – хлорид и нитрит.

Но, натрий уже вступил в реакцию с нитритом, образуя NaNO₂, поэтому вряд ли образует с ним то же соединение, поэтому берем хлорид – получается хлорид натрия (поваренная соль, как у нас дома).

Далее в результате обмена должно получится вещество нитрит аммония – NH₄NO₂.

• Однако, при изучении солей аммония и их химических свойств ты помнишь, что соль нитрит аммония не устойчива и разлагается до чистого азота и воды.

Поэтому, если суммировать все найденные агенты, то мы получим следующую реакцию:

NaNO₂ + NH₄Cl → N₂↑ + NaCl + H₂O.

Обязательно уравниваем:

NaNO₂ + NH₄Cl → N₂↑ + NaCl + 2H₂O.

Второе действие – работа с числами, объемами, массой с последующим решением.

Дано:

m (NaNO₂) = 13,8 грамм;

m (NH₄Cl) = 220 грамм;

ω (NH₄Cl) = 10%, или 0,1;

Найти: V (N₂) = ?

ω (NH₄Cl) = ?

Решение:

Несмотря на то, что это 34 – я задача, она считается одной из самых легких в своем классе.

Итак,

1) Сначала находим моль - N (ню)(во всех таких задачах мы ищем моль известного вещества с известной массой для того, что сопоставить эту величину с другим, неизвестным веществом).

n (NaNO₂) = 13,8 / 69 = 0,2 (13,8 – это масса нитрита натрия по условию, 69 – масса по ПСЭ).

2) Затем нужно избавить хлорид аммония от воды, чтобы понять, сколько его прореагировало в реакции (смотри условие).

m = (NH₄Cl) = 220 х 0,1 = 22 грамма

3) Теперь нужно найти моль этого количества хлорида аммония:

n (NH₄Cl) = 22 / 53,5 = 0,41 моль (53,5 – это молярная масса по ПСЭ).

4) Смотрим на те моли, которые мы получили:

n = (NaNO₂) : (NH₄Cl) = 0,2 : 0,41 (видно, что хлорид аммония взят в избытке, а мы всегда ведем расчет по недостатку).

Исходя из этого, в дальнейших манипуляциях будет участвовать только нитрит натрия.

5) Теперь нужно вычислить объем выделившегося азота, но у нас в условии нет данных по тому, сколько его выделилось.

Возникает вопрос, откуда их взять?

Посмотри внимательно снова на задачу, и ты увидишь слова «Какой объем (н.у.) азота…»

- «н.у» даны здесь для той цели, чтобы воспользоваться законом Авогадро, который связывает объем газа с количеством вещества, присутствующего в газе.

Учитывая, что число Авогадро равно 22,4 литра (величина постоянная), мы будем проводить расчеты с ним, чтобы на основании молярного объема газа вычислить объем выделившегося N₂.

Сначала мы сопоставим количество NaNO₂ в реакции с азотом, а потом найдем азот через молярный объем.

n (N₂) = n (NaNO₂) = 0,2 моль;
V (N₂) = 0,2 * 22,4 = 4,48 литров.

6) Следующим действием находим массу хлорида аммония, который остался в избытке:

n (NH₄Cl) (изб.) = 0,41 – 0,2 = 0,21 моль;
m (NH₄Cl)(изб.) = 0,21 * 53,5 = 11,2 грамм

7) И, наконец, рассчитываем ω NH₄Cl:

m (раствора) = 13,8 + 220 - (0,2 * 28) = 228,2 грамма.

У тебя может возникнуть вопрос касательно действия (0,2 * 28) и почему мы должны вычитать это количество из общей массы раствора.

Дело в том, что когда нитрит натрия массой 13,8 добавили к 220 граммам хлорида аммония, получили азот, который выделился (стрелка вверх около N₂); выходит, он уже не в составе раствора, а в атмосфере, поэтому его массу нужно убрать.

Это делается по формуле, которую ты наверняка знаешь:

m (в-ва) = n * M,

где M – молярная масса (по ПСЭ).

После нахождения общей массы раствора переходим к массовой доле NH₄Cl

ω (NH₄Cl) = 11,2 / 228,2 = 0, 049 или 4,9 %.

На этом задачу можно считать решенной.

Много ошибок ученики допускают именно в конце, когда неправильно рассчитывают массу раствора, поэтому не забывай:

― если выделился газ, его массу нужно вычесть из раствора;

― если в условии задачи дан объем вещества, его нужно перевести в граммы, чтобы на основании него вычислить общую массу (иными словами, при нахождении массы бери только те величины, которые даны в граммах, а те, что в литрах – переводи в граммы с помощью молей).

На сегодня все)