Каковы массовая доля и молярная концентрация аммиака (NH3) в насыщенном водном растворе при нормальных условиях?

Для решения данной задачи мы должны использовать определение молярной концентрации и формулу для расчета массовой доли.

Молярная концентрация (символ: \(C\)) определяется как количество вещества, выраженного в молях, деленное на объем растворителя, выраженный в литрах. Она рассчитывается по формуле:

\[C = \frac{n}{V}\]

где \(n\) - количество вещества (в молях), а \(V\) - объем растворителя (в литрах).

Массовая доля (символ: \(X\)) - это отношение массы растворенного вещества к массе всего раствора. Она рассчитывается по формуле:

\[X = \frac{m}{m_{\text{раствора}}}\]

где \(m\) - масса растворенного вещества, а \(m_{\text{раствора}}\) - масса всего раствора.

Для начала, мы должны определить количество вещества аммиака (\(n_{\text{аммиака}}\)) в растворе. Мы можем использовать плотность раствора для расчета массы аммиака. Плотность (\(\rho\)) определяется как отношение массы раствора к его объему:

\[\rho = \frac{m_{\text{раствора}}}{V_{\text{раствора}}}\]

Согласно условию задачи, плотность раствора составляет 0.85 г/мл. Подставив значение плотности и известный объем 1 мл, можем выразить массу раствора:

\[0.85 \, \text{г/мл} = \frac{m_{\text{раствора}}}{1 \, \text{мл}}\]

Отсюда получаем, что масса раствора (\(m_{\text{раствора}}\)) равна 0.85 г.

Затем, мы должны определить молярную массу аммиака (NH3), обозначенную как \(M\). Молярная масса - это масса одного моля вещества. Для аммиака молярная масса равна сумме масс атомов азота (N) и водорода (H).

Масса атома азота (N) составляет примерно 14.01 г/моль, а масса атома водорода (H) - 1.01 г/моль. Таким образом, молярная масса аммиака равна:

\[M = (1 \times 14.01 \, \text{г/моль}) + (3 \times 1.01 \, \text{г/моль})\]

Подставив значения, получаем \(M = 17.03 \, \text{г/моль}\).

Теперь, мы можем рассчитать количество вещества аммиака (\(n_{\text{аммиака}}\)) в растворе, используя полученную массу аммиака (\(m_{\text{аммиака}} = 17.03 \, \text{г/моль}\)) и массу раствора (\(m_{\text{раствора}} = 0.85 \, \text{г}\)):

\[n_{\text{аммиака}} = \frac{m_{\text{аммиака}}}{M} = \frac{0.85 \, \text{г}}{17.03 \, \text{г/моль}}\]

Подставив значения, можем рассчитать количество вещества аммиака:

\[n_{\text{аммиака}} \approx 0.0499 \, \text{моль}\]

Наконец, мы можем рассчитать молярную концентрацию аммиака (\(C_{\text{аммиака}}\)) в растворе, используя найденное количество вещества (\(n_{\text{аммиака}}\)) и известный объем растворителя (1 литр = 1000 мл):

\[C_{\text{аммиака}} = \frac{n_{\text{аммиака}}}{V_{\text{растворителя}}} = \frac{0.0499 \, \text{моль}}{1000 \, \text{мл}}\]

Подставив значения, можем рассчитать молярную концентрацию аммиака:

\[C_{\text{аммиака}} \approx 0.0499 \, \text{М}\]

Таким образом, массовая доля аммиака в данном растворе равна 100%, а молярная концентрация аммиака составляет примерно 0.0499 М.