Question

Аммиак, образовавшийся при гидролизе смеси нитрида кальция и нитрида лития, в которой массовая доля азота равнялась 30%, пропустили через 80 мл бромоводородной кислоты. В результате реакции молярная концентрация кислоты уменьшилась с 2,8 до 1,2 моль/л (изменением объема раствора за счет поглощения газа пренебречь). Вычислите массу исходного образца смеси нитридов.

Answer 1

Ответ:

5.96 г

Объяснение:

Начнем с конца.

Молярная концентрация кислоты изменилась на 1.6 моль/л. Отсюда можно посчитать сколько бромоводорода вступило в реакцию с аммиаком

$HBr + NH_3 = NH_4Br\\n(HBr) = C(HBr) \cdot V_{solution} = 1.6 \cdot 0.08 = 0.128\;mol$

Из уравнения реакции столько же было потрачено и аммиака, значит его столько образовалось в реакциях гидролиза нитридов

Пусть в реакции с нитридом кальция образовалось Х моль аммиака, тогда нитрида кальция на это ушло 0.5Х моль в соответствии с уравнением гидролиза

$\overset{0.5x}{Ca_3N_2} + 6H_2O = 3Ca(OH)_2 + 2\overset{x}{NH_3}$

Тогда весь остальной аммиак образовался в реакции с нитридом лития, а значит, что на это ушло 0.128 - Х моль нитрида лития в соответствии с уравнением гидролиза

$\overset{0.128-x}{Li_3N} + 3H_2O = 3LiOH + \overset{0.128-x}{NH_3}$

Теперь нужно узнать массовые доли азота в обоих нитридах

$w_{Ca_3N_2}(N) = \dfrac{n(N) \cdot A_r(N)}{M_r(Ca_3N_2)} = \dfrac{2 \cdot 14}{148} \approx 0.189\\w_{Li_3N}(N) = \dfrac{n(N) \cdot A_r(N)}{M_r(Li_3N)} = \dfrac{1 \cdot 14}{35} = 0.4$

Правилом креста посчитаем соотношение масс нитридов в смеси

$\left.\begin{array}{rcl}0.189 & & 0.1\\& 0.3 &\\0.4 & & 0.111\end{array}\right|\begin{array}{lcl}1 & - & Ca_3N_2\\\\1.11 & - & Li_3N\end{array}$

Отсюда видно, что масса нитрида лития в смемси в 1.11 раз больше чем нитрида кальция. И значит можно составить следующее уравнение

$1.11 \cdot 148 \cdot 0.5x = 35 \cdot (0.128 - x) \;\;\; \Rightarrow \;\;\; x \approx 0.038\;mol$

Ну и теперь можем посчитать массы нитридов

$m(Ca_3N_2) = n(Ca_3N_2) \cdot M(Ca_3N_2) = 0.019 \cdot 148 = 2.81\;g\\m(Li_3N) = n(Li_3N) \cdot M(Li_3N) = 0.09 \cdot 35 = 3.15\;g$

Общая масса смеси равна 2.81 + 3.15 = 5.96 г