Як визначити об єм газу, що утворився після змішування і нагрівання хлориду амонію масою 32,1 г з кальцій гідроксидом

Чтобы решить эту задачу, мы должны учесть реакцию между хлоридом аммония (\(NH_4Cl\)) и гидроксидом кальция (\(Ca(OH)_2\)), которая приводит к образованию аммиака (\(NH_3\)) и хлорида кальция (\(CaCl_2\)):

\[NH_4Cl + Ca(OH)_2 \rightarrow 2NH_3 + CaCl_2 + 2H_2O\]

Для того чтобы найти объем газа, сначала мы должны определить, какой из реагентов является ограничивающим. Это реагент, который исчезнет первым, потому что реакция будет продолжаться до тех пор, пока один из реагентов не будет полностью использован.

Давайте начнем с расчета количества вещества каждого из реагентов, которые у нас имеются.

1. Хлорид аммония (\(NH_4Cl\)):
Масса хлорида аммония: 32,1 г
Молярная масса хлорида аммония (\(NH_4Cl\)): 53,49 г/моль
Количество вещества хлорида аммония:
\[n(NH_4Cl) = \frac{масса}{молярная\,масса} = \frac{32,1}{53,49} = 0,6\,моль\]

2. Гидроксид кальция (\(Ca(OH)_2\)):
Масса гидроксида кальция: 17,76 г
Молярная масса гидроксида кальция (\(Ca(OH)_2\)): 74,09 г/моль
Количество вещества гидроксида кальция:
\[n(Ca(OH)_2) = \frac{масса}{молярная\,масса} = \frac{17,76}{74,09} = 0,24\,моль\]

Теперь мы видим, что у нас есть меньшее количество молей гидроксида кальция (\(Ca(OH)_2\)), поэтому он является ограничивающим реагентом.

Для расчета объема аммиака, образовавшегося в результате реакции, мы можем использовать соотношение между молями гидроксида кальция и аммиака в уравнении реакции:

1 моль \(Ca(OH)_2\) образует 2 моля \(NH_3\)

Используя это, мы можем посчитать количество вещества аммиака:

Количество вещества \(NH_3\) = 2 * количество вещества \(Ca(OH)_2\) = 2 * 0,24 моль = 0,48 моль

Теперь, чтобы найти объем газа, мы можем использовать уравнение состояния идеального газа \(PV = nRT\), где \(P\) - давление газа, \(V\) - объем газа, \(n\) - количество вещества газа, \(R\) - универсальная газовая постоянная и \(T\) - температура газа.

Поскольку нам не даны значения \(P\) и \(T\), мы можем просто рассчитать объем газа, проведя все расчеты до этой части.

Объем газа \(V\) можно рассчитать, используя уравнение \(V = \frac{nRT}{P}\), где \(R\) можно считать равным 0,0821 \(атм \cdot л/(моль \cdot К)\), предположим, что температура равна 25 градусам Цельсия (т.е. 298 К), и примем атмосферное давление \(P\) равным 1 \(атм\).

Подставляя все значения в формулу, получаем:
\[V = \frac{0,48 \times 0,0821 \times 298}{1} \approx 11,4 \, л\]

Значит, объем газа, образовавшегося в результате реакции, составляет примерно 11,4 литров.