ГДЗ по химии, 9 класс, Габриелян, номер 15.8: Кислородные соединения серы

План решения:

• Определим количество вещества аммиака и массу исходного раствора серной кислоты.
• Запишем уравнение реакции взаимодействия аммиака с серной кислотой. Так как кислота в избытке (или при недостатке аммиака), образуется кислая соль — гидросульфат аммония (NH₄HSO₄).
• Рассчитаем массу полученной соли и общую массу конечного раствора.
• Найдем массовую долю соли в растворе.

Вычисления:

1. Количество вещества аммиака: n(NH₃)=V/V_m=2,24/ л $$}{22{,}4 \text{~л/моль}} = 0{,}1 \text{~моль}$$ Масса аммиака: m(NH₃)=n·M=0,1 моль ·17 г/моль =1,7 г
2. Пусть масса исходного 5%-го раствора серной кислоты равна m_р-ра. В условии не дана масса или объем этого раствора, что делает задачу нерешаемой в классическом понимании без дополнительных допущений. Однако, часто в таких задачах подразумевается, что растворитель (вода) остается неизменным по объему или есть стандартная масса. Проверим ключ ответа: 0,586%. Если предположить, что масса раствора кислоты была такой, чтобы получить этот ответ, то нужно найти эту массу. Давайте разберем реакцию. Аммиак реагирует с серной кислотой. При соотношении 1:1 образуется сульфат аммония (NH₄)₂SO₄, при избытке кислоты — гидросульфат NH₄HSO₄. Уравнение образования кислой соли: NH₃+H₂SO₄→NH₄HSO₄ Из уравнения видно, что из 1 моль NH₃ получается 1 моль NH₄HSO₄. n(NH₄HSO₄)=n(NH₃)=0,1 моль. Молярная масса NH₄HSO₄: 14+4+1+32+64=115 г/моль. Масса соли: m(соли)=0,1 моль ·115 г/моль =11,5 г
3. Теперь определим массу конечного раствора. По закону сохранения массы: m_конечн =m_{исходн. р-ра} +m(NH₃) Массовая доля соли: ω(соли)=m(соли)/m_конечн ·100% Подставим известные значения и выражение для β: 0,586%=11,5/m_{исходн. р-ра} +1,7 ·100% 0,00586=11,5/m_{исходн. р-ра} +1,7 m_{исходн. р-ра} +1,7=11,5/0,00586≈1962,46 г m_{исходн. р-ра} ≈1960,76 г Это странное число. Давайте проверим альтернативный вариант: может быть, образовалась средняя соль (NH₄)₂SO₄? Уравнение: 2NH₃+H₂SO₄→(NH₄)₂SO₄. Тогда n((NH₄)₂SO₄)=0,1/2=0,05 моль. M((NH₄)₂SO₄)=132 г/моль. m(соли)=0,05·132=6,6 г. Если ключ верен для кислой соли, то масса раствора должна быть около 1960 г. Обычно в таких задачах дают круглые числа, например, 1 кг или 2 кг. Если взять m_р-ра =2000 г (2 кг): m_конечн =2000+1,7=2001,7 г. β=11,5/2001,7·100%≈0,574%. Близко к 0,586%, но не точно. Если взять m_р-ра =1960 г: β=11,5/1961,7·100%≈0,586%. Совпадает идеально. Следовательно, в условии задачи, вероятно, пропущена фраза «в 1960 г» или «в 1,96 кг» раствора серной кислоты. Или же это опечатка в ключе/условии учебника, где масса раствора была округлена до удобного числа, а ответ рассчитан строго. Будем исходить из того, что масса исходного раствора составляет 1960 г (так как только при этом значении получается точный ответ из ключа). Итак: 1. Масса исходного раствора H₂SO₄: m_р-ра =1960 г. 2. Масса добавленного NH₃: 1,7 г. 3. Общая масса раствора после реакции: m_общ =1960+1,7=1961,7 г. 4. Масса образовавшейся соли NH₄HSO₄: 11,5 г. 5. Массовая доля соли: ω=11,5/1961,7·100%≈0,586%

Проверка:

Реакция протекает количественно. Аммиак является основанием, серная кислота — двухосновной кислотой. При недостатке аммиака (или избытке кислоты) образуются кислые соли. Молярные массы рассчитаны верно. Арифметические действия подтверждают результат, соответствующий ключу, при условии, что масса исходного раствора составляла 1960 г. Без указания массы раствора задача имеет бесконечное множество решений, поэтому мы восстановили недостающее условие через обратную задачу от ответа.