Как окрасится лакмус в полученном растворе, если к 120 мл 15% раствора гидроксида аммония с плотностью 0,94 г/мл добавить 120 мл 28% раствора азотной кислоты с плотностью 1,15 г/мл?

Химия 11 класс Кислоты и основания лакмус окраска лакмуса гидроксид аммония азотная кислота растворы химические реакции pH раствора кислотно-щелочной баланс

Чтобы определить, как окрасится лакмус в полученном растворе, нам нужно сначала выяснить, какие вещества будут присутствовать в растворе после смешивания гидроксида аммония и азотной кислоты. Для этого мы проведем несколько шагов.

Шаг 1: Определение количества вещества гидроксида аммония

• Объем раствора гидроксида аммония (NH4OH) = 120 мл.
• Концентрация раствора = 15%. Это означает, что в 100 мл раствора содержится 15 г NH4OH.
• Количество NH4OH в 120 мл = (15 г/100 мл) * 120 мл = 18 г.

Шаг 2: Определение количества вещества азотной кислоты

• Объем раствора азотной кислоты (HNO3) = 120 мл.
• Концентрация раствора = 28%. Это означает, что в 100 мл раствора содержится 28 г HNO3.
• Количество HNO3 в 120 мл = (28 г/100 мл) * 120 мл = 33,6 г.

Шаг 3: Определение количества моль гидроксида аммония и азотной кислоты

• Молярная масса NH4OH = 35 г/моль (14 г/моль для N + 4 г/моль для H + 16 г/моль для O).
• Количество моль NH4OH = 18 г / 35 г/моль = 0,514 моль.
• Молярная масса HNO3 = 63 г/моль (14 г/моль для N + 1 г/моль для H + 48 г/моль для O).
• Количество моль HNO3 = 33,6 г / 63 г/моль = 0,533 моль.

Шаг 4: Реакция между гидроксидом аммония и азотной кислотой

Реакция между NH4OH и HNO3 происходит по уравнению:

NH4OH + HNO3 → NH4NO3 + H2O

Шаг 5: Определение, какая реакция завершится первой

• У нас 0,514 моль NH4OH и 0,533 моль HNO3.
• Поскольку NH4OH в меньшем количестве, он будет полностью реагировать с HNO3.
• После реакции останется 0,533 - 0,514 = 0,019 моль HNO3.

Шаг 6: Определение pH полученного раствора

После завершения реакции у нас остается избыток азотной кислоты. Это означает, что раствор будет кислым. Лакмус в кислой среде окрашивается в красный цвет.

Итак, в полученном растворе лакмус окрасится в красный цвет.

Для определения окраски лакмуса в полученном растворе необходимо сначала рассмотреть свойства реагентов, а также провести расчеты для определения их концентраций и, следовательно, pH полученного раствора.

Шаг 1: Определение массы и количества вещества гидроксида аммония (NH4OH)

• Плотность 15% раствора гидроксида аммония: 0,94 г/мл.
• Объем раствора: 120 мл.
• Масса раствора = Плотность * Объем = 0,94 г/мл * 120 мл = 112,8 г.
• Масса NH4OH в растворе = 15% от массы раствора = 0,15 * 112,8 г = 16,92 г.
• Молярная масса NH4OH ≈ 35 г/моль. Количество вещества = Масса / Молярная масса = 16,92 г / 35 г/моль ≈ 0,483 моль.

Шаг 2: Определение массы и количества вещества азотной кислоты (HNO3)

• Плотность 28% раствора азотной кислоты: 1,15 г/мл.
• Объем раствора: 120 мл.
• Масса раствора = Плотность * Объем = 1,15 г/мл * 120 мл = 138 г.
• Масса HNO3 в растворе = 28% от массы раствора = 0,28 * 138 г = 38,64 г.
• Молярная масса HNO3 ≈ 63 г/моль. Количество вещества = Масса / Молярная масса = 38,64 г / 63 г/моль ≈ 0,613 моль.

Шаг 3: Реакция между гидроксидом аммония и азотной кислотой

Гидроксид аммония (NH4OH) и азотная кислота (HNO3) реагируют согласно уравнению:

NH4OH + HNO3 → NH4NO3 + H2O

Из уравнения видно, что на каждую молекулу NH4OH требуется одна молекула HNO3.

Шаг 4: Определение избытка реагентов

• Количество NH4OH = 0,483 моль.
• Количество HNO3 = 0,613 моль.
• После реакции NH4OH будет в избытке, так как его меньше.

Шаг 5: Определение pH полученного раствора

После реакции образуется нитрат аммония (NH4NO3), который является солью, и в растворе останется избыток гидроксида аммония. Гидроксид аммония является слабым основанием, поэтому раствор будет иметь щелочную реакцию.

Шаг 6: Окраска лакмуса

Лакмус в щелочной среде окрасится в синий цвет. Таким образом, в полученном растворе, содержащем избыток гидроксида аммония, лакмус окрасится в синий цвет.

Вывод: В результате реакции между гидроксидом аммония и азотной кислотой в растворе останется избыток NH4OH, что приведет к щелочной реакции и окрасит лакмус в синий цвет.