Формула нитрата аммония

Определение и формула нитрата аммония

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Нитрат аммония (аммонийная селитра) — это аммонийная соль азотной кислоты.

Химическая формула – $NH_4NO_3$

Молярная масса равна $80,03$ г/моль.

Физические свойства – белое кристаллическое вещество.

Гигроскопичная соль, термически неустойчивая.

Хорошо растворяется в воде с большим поглощением тепла.

Гидролизуется по катиону, не образует кристаллогидратов.

Химические свойства нитрата аммония

При нагревании разлагается различными путями. Например, разложение при температуре выше $300^{\circ} \text{C}$ протекает по уравнению:
$2NH_4NO_3 = 2N_2 + O_2 + 4H_2O$
Реагирует с концентрированным раствором гидроксида натрия:
$NH_4NO_3 + NaOH = NaNO_3 + NH_4OH$
Реагирует с таким окислителем как диоксид марганца:
$6NH_4NO_3 + 3MnO_2 = 3Mn(NO_3)_2 + N_2 + 4NH_3 + 6H_2O$

Получение

Нитрат аммония можно получить по реакции раствора аммиака с азотной кислотой:

$NH_4OH + HNO_3 = NH_4NO_3 + H_2O$

Применение

Основной областью применения нитрата аммония является его использование в качестве удобрения.

Еще одна отрасль промышленности использует смеси аммиачной селитры с различными материалами в качестве взрывчатых веществ.

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1

Задание

Какую массу аммиака нужно взять, чтобы получить 1 кг нитрата аммония?

Решение

Запишем уравнение химической реакции образования нитрата аммония из аммиака:

$NH_3 + HNO_3 = NH_4NO_3$

Определим количество моль нитрата аммония:

$n\left ( NH_4NO_3 \right )=\frac{m\left ( NH_4NO_3 \right )}{M\left ( NH_4NO_3 \right )}=\frac{1000}{80,03}=12,495$ моль

Из стехиометрии реакции следует, что:

$n\left ( NH_3 \right )=n\left ( NH_4NO_3 \right )=12,495$ моль

Определим массу аммиака, тогда:

$m\left ( NH_3 \right )= n\left ( NH_3 \right ) \cdot M\left ( NH_3 \right )= 12,495 \cdot 17=212,42$ г

Ответ

$m\left ( NH_3 \right )=212,42$ г

ПРИМЕР 2

Задание

Определите массовую долю нитрата аммония в растворе, который имеет осмотическое давление 1 атм при $25^{\circ} \text{C}$ .

Решение

Нитрат аммония — сильный электролит и диссоциирует нацело с образованием двух частиц:

$NH_4NO_3\rightarrow NH_4^+ + NO_3^-$

Запишем выражение для определения осмотического давления для сильного электролита:

$\pi =i\cdot C_M \cdot R \cdot T$

где $i$ — изотонический коэффициент, равный числу ионов, на которые распадается сильный электролит.

$i\left ( NH_4NO_3 \right )=2$

$T = 25^{\circ} \text{C} = 298 K$

$\pi = 1$ атм $= 101325$ Па

$R = 3,314$ Дж/(моль $\cdot K$ )

$C_M\left ( NH_4NO_3 \right )=\frac{\pi }{i \cdot R \cdot T}=\frac{101325}{2 \cdot 8,314 \cdot 298}=20,45$ моль/м $^3 = 0,02045$ моль/л

Пересчитаем молярную концентрацию в массовую долю, приняв плотность раствора за единицу, так как концентрация мала:

$\omega\left ( NH_4NO_3 \right ) =\frac{C_M \left ( NH_4NO_3 \right ) \cdot M\left ( NH_4NO_3 \right )}{\rho_{solution} \cdot 1000}$

Подставим численные значения:

$\omega\left ( NH_4NO_3 \right ) =\frac{0,02045 \cdot 80,03}{1 \cdot 1000}=0,00164$ или $0,164 \%$