При кипячении раствора нитрата натрия с порошкообразным магнием он последовательно восстанавливается до нитрита, гидроксиламина, гидразина и аммиака. Напишите уравнения реакций. Как вычислить содержание NO3 – -ионов в растворе (г/л), если из 200 мл раствора выделилось 448 мл NH3 (н. у.)?

Химия 11 класс Восстановление нитратов нитрат натрия порошкообразный магний уравнения реакций содержание NO3 ионы в растворе выделение аммиака химические реакции вычисление концентрации Новый

В процессе восстановления нитрата натрия (NaNO3) с помощью порошкообразного магния (Mg) происходит последовательное превращение нитрат-ионов (NO3-) в аммиак (NH3). Данный процесс можно разбить на несколько этапов, каждый из которых можно представить уравнением реакции.

Уравнения реакций:

1. Восстановление нитрата натрия до нитрита натрия:

NaNO3 + Mg → NaNO2 + MgO

2. Восстановление нитрита до гидроксиламина:

NaNO2 + Mg → NH2OH + NaOH + MgO

3. Восстановление гидроксиламина до гидразина:

NH2OH + Mg → N2H4 + MgO + H2O

4. Восстановление гидразина до аммиака:

N2H4 + Mg → 2NH3 + MgO

Теперь, чтобы вычислить содержание нитрат-ионов (NO3-) в растворе, мы можем воспользоваться данными о выделившемся аммиаке (NH3). Из условия задачи известно, что из 200 мл раствора выделилось 448 мл NH3 при нормальных условиях (н. у.).

Шаги для вычисления содержания NO3-ионов:

1. Определим количество молей NH3, выделившегося из раствора. При нормальных условиях 1 моль газа занимает 22,4 литра (22400 мл).

Количество молей NH3 = Объем NH3 / 22400 мл = 448 мл / 22400 мл = 0,02 моль.

2. Согласно последнему уравнению, 1 моль гидразина (N2H4) дает 2 моля аммиака (NH3). Таким образом, количество молей гидразина будет:

Количество молей N2H4 = 0,02 моль NH3 / 2 = 0,01 моль.

3. По уравнению, 1 моль гидроксиламина (NH2OH) дает 1 моль гидразина. Следовательно, количество молей гидроксиламина также будет 0,01 моль.
4. Согласно уравнению, 1 моль нитрита (NaNO2) дает 1 моль гидроксиламина. Поэтому количество молей нитрита также 0,01 моль.
5. Восстановление нитрат-ионов (NO3-) до нитрита (NO2-) также происходит в соотношении 1:1. Таким образом, количество молей нитрат-ионов будет равно количеству молей нитрита, то есть 0,01 моль.
6. Теперь, чтобы найти массу NO3- в растворе, используем молярную массу нитрата натрия (NaNO3). Молярная масса NaNO3 = 23 (Na) + 14 (N) + 3*16 (O) = 85 г/моль.

Масса NO3- = Количество молей NO3- * Молярная масса NaNO3 = 0,01 моль * 85 г/моль = 0,85 г.

7. Теперь найдем содержание NO3- в 1 литре раствора (г/л). Поскольку мы работали с 200 мл раствора, то содержание в 1 литре будет:

Содержание NO3- = (0,85 г / 0,2 л) = 4,25 г/л.

Таким образом, содержание NO3-ионов в растворе составляет 4,25 г/л.