Какой объем аммиака (в литрах при н.у.) необходим для получения 150 г 5,1%-го раствора, растворив его в воде? Ответ

Чтобы решить данную задачу, нам понадобятся некоторые знания о процентах и концентрации растворов.

Итак, мы хотим получить 150 г 5,1%-го раствора аммиака. 5,1% означает, что в 100 мл раствора содержится 5,1 г аммиака.

Давайте для начала найдем массу аммиака в 150 г 5,1%-го раствора. Для этого можем воспользоваться пропорцией:

\(\frac{5,1\, г}{100\, мл} = \frac{x\, г}{150\, г}\),

где \(x\) - искомая масса аммиака.

Пропорция может быть решена следующим образом:

\(x\, г = \frac{5,1\, г}{100\, мл} \cdot 150\, г\).

Вычислим это выражение:

\(x\, г = 0,051 \cdot 150\, г\),

\(x\, г = 7,65\, г\).

Теперь у нас есть масса аммиака, но нам нужно выразить ее в литрах при н.у. (нормальных условиях). Нормальные условия обозначаются как 0 °C и 1 атм давления.

Мы знаем, что при нормальных условиях объем газа прямо пропорционален количеству вещества. Используя уравнение состояния идеального газа \(PV = nRT\), где \(P\) - давление, \(V\) - объем, \(n\) - количество вещества, \(R\) - универсальная газовая постоянная, \(T\) - температура, можем записать выражение для нахождения объема аммиака:

\(\frac{n_1}{V_1} = \frac{n_2}{V_2}\),

где \(n_1\) и \(n_2\) - количество аммиака в исходном и конечном состоянии раствора соответственно, \(V_1\) и \(V_2\) - объемы соответствующих растворов.

Мы можем заметить, что количество аммиака в 150 г 5,1%-го раствора и количество аммиака в конечном растворе (при н.у.) одинаково. Значит, можно записать следующую пропорцию:

\(\frac{7,65\, г}{V_1} = \frac{7,65\, г}{V_2}\).

Теперь нам нужно знать, что 1 моль любого газа при н.у. занимает объем 22,4 литра. Используя это знание, мы можем перевести массу аммиака в количество вещества:

\(n = \frac{m}{M}\),

где \(n\) - количество вещества, \(m\) - масса, \(M\) - молярная масса.

Молярная масса аммиака (NH₃) составляет около 17 г/моль, поэтому:

\(n = \frac{7,65\, г}{17\, г/моль}\),

\(n \approx 0,45\, моль\).

Теперь, зная количество вещества, мы можем найти объем при н.у.:

\(V_2 = n \cdot V_м\),

где \(V_м\) - молярный объем газа при н.у., равный 22,4 л/моль.

Вычислим это:

\(V_2 = 0,45\, моль \cdot 22,4\, л/моль\),

\(V_2 \approx 10,08\, л\).

Ответ: для получения 150 г 5,1%-го раствора аммиака, необходимо растворить его в воде объемом около 10,08 литра при нормальных условиях.