Как правильно рассчитать объем исходного раствора аммиака

 

Задача 3.7.
Какой объем 30%-ного раствора аммиака (р = 0,892 г/мл) необходимо добавить к 200 мл 40% -ного раствора соляной кислоты (р = 1,198 г/мл), чтобы массовая доля кислоты уменьшилась в 4 раза?
Дано:
массовая доля NН3 в исходном растворе:  типовые задачи по химии(NН3)в исх. р-ре = 30% ;
плотность исходного раствора NН3: рр-ра(NН3) = 0,892 г/мл;
объем исходного раствора НС1: Vр-ра(НС1) = 200 мл;
массовая доля НС1 в исходном растворе соляной кислоты:  типовые задачи по химии(НС1)в исх.р-ре = 40%;
плотность исходного раствора НС1: рисх. p-ра(НС1) = 1,198 г/мл;
изменение массовой доли НС1 в конечном растворе:  типовые задачи по химии(НС1)в исх.р-ре = 40%;

массовая доля, тестовые задачи по химии

Найти: объем исходного раствора NН3: Vисх. р-ра(NН3) = ?
Решение:
Изобразим условие задачи в виде рисунка:

массовая доля, тестовые задачи по химии

При сливании вместе двух исходных растворов между растворенными веществами происходит химическая реакция:

3 + НС1 > NН4С1

Согласно условию задачи НС1 из второго раствора расходуется не полностью и часть его остается в неизменном виде в конечном растворе. Массовая доля НС1 в конечном растворе в 4 раза меньше, чем в исходном растворе, следовательно:

массовая доля, тестовые задачи по химии

Схему решения можно представить следующим образом:

массовая доля, тестовые задачи по химии

 

1. Несмотря на то, что в задаче требуется определить объем исходного раствора NН3, для упрощения промежуточных расчетов величиной «а» удобно обозначить его массу:

mисх. р-ра(NH3) = а г.

2. По значению плотности и объема находим массу исходного раствора НС1:

mисх. р-ра(НС1) = Vисх, р-ра(НС1) . рисх. р-ра(НС1) = 200 . 1,198 = 239,6 г.

3. Масса конечного раствора складывается из масс двух исходных растворов:

mкон. р-ра. = mисх. р-ра(НС1) + mисх. р-ра(NН3) = (239,6 + а) г.

4. Используя значение массовой доли NН3 в исходном растворе, определим массу NН3 в нем:

массовая доля, тестовые задачи по химии

5. По уравнению реакции рпределим массу НС1, который расходовался при  взаимодействии с NН3 массой (0,3 . а) г.

массовая доля, тестовые задачи по химии

 

6. Находим массу НС1, который остался в конечном растворе после реакции:

m(НС1)в кон.р-ре = m(НС1)в исх. р-ре –  m(НС1)расх. на р-цию

Массу НС1 в исходном растворе находим, пользуясь значением массовой доли из условия и массой исходного раствора, полученного во втором действии.

массовая доля, тестовые задачи по химии

7. Используя значение массы НС1 в конечном растворе (из 6 действия) и массу самого конечного раствора (из 3 действия) записываем выражение для массовой доли НС1 в конечном растворе:

массовая доля, тестовые задачи по химии

8. Приравниваем последнее выражение к значению массовой доли НС1, определенному в самом начале решения:

массовая доля, тестовые задачи по химии

 

Получили математическое уравнение с одним неизвестным. Решая его, получаем:

а = 96,6.

Величиной «а» мы обозначали массу исходного раствора NН3:

mисх. р-ра(NH3) = 96,6 г.

9. Используя значение плотности исходного раствора NН3 из условия, определим его объем:

массовая доля, тестовые задачи по химии

Ответ:  Vисх. р-ра(NH3) = 108,3 мл.