Формула сульфата аммония

Определение и формула сульфата аммония

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Сульфат аммония (масканьит) — это аммонийная соль серной кислоты.

Химическая формула – $(NH_4)_2SO_4$

Молярная масса равна $132,14$ г/моль.

Физические свойства – белое кристаллическое вещество.

При нагревании разлагается, хорошо растворяется в воде.

Не образует кристаллогидратов.

Гидролизуется по катиону.

Химические свойства сульфата аммония

При нагревании разлагается выше $235^{\circ} \text{C}$ разлагается на гидросульфат аммония и аммиак:
$(NH_4)_2SO_4 = NH_4HSO_4 + NH_3$
Реагирует с концентрированным раствором гидроксида натрия:
$(NH_4)_2SO_4 + 2NaOH = Na_2SO_4 + 2NH_3 \uparrow + 2H_2O$
Вступает в реакции обмена с солями:
$(NH_4)_2SO_4 + BaCl_2 = BaSO_4 \downarrow + 2NH_4Cl$
Реагирует с сильными окислителями:
$(NH_4)_2SO_4 + 2KMnO_4 = 2MnO_2 \downarrow + N_2 \uparrow + 4H_2O$

Получение

Сульфат аммония можно получить по реакции раствора аммиака с серной кислотой:

$2NH_3 + H_2SO_4 = (NH_4)_2SO_4$

Применение

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

В пищевой промышленности применяется в качестве пищевой добавки $E517$ .

На его основе изготовляются самодельные взрывчатые вещества.

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1

Задание

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

Решение

Запишем уравнение химической реакции образования сульфата аммония из аммиака:

$2NH_3 + H_2SO_4 = (NH_4)_2SO_4$

Определим количество моль сульфата аммония:

$n\left ( (NH_4)_2SO_4 \right )=\frac{m\left ( (NH_4)_2SO_4 \right )}{M\left ( (NH_4)_2SO_4 \right )}=\frac{1000}{132,14}=7,568$ моль

Из стехиометрии реакции следует, что:

$2 \cdot n\left ( NH_3 \right )=n\left ( NH_4NO_3 \right )=2 \cdot 7,568 = 15,135$ моль

Определим массу аммиака, тогда:

$m\left ( NH_3 \right )= n\left ( NH_3 \right ) \cdot M\left ( NH_3 \right )= 15,135 \cdot 17=257,303$ г

Ответ

$m\left ( NH_3 \right )=257,303$ г

ПРИМЕР 2

Задание

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

Решение

Сульфат аммония — сильный электролит и диссоциирует нацело с образованием трех частиц:

$(NH_4)_2SO_4\rightarrow 2NH_4^+ + SO_3^{2-}$

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.

$i\left ( (NH_4)_2SO_4 \right )=3$

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

$\pi = 1$ атм $= 101325$ Па

$R = 3,314$ Дж/(моль $\cdot K$ )

$C_M\left ( (NH_4)_2SO_4 \right )=\frac{\pi }{i \cdot R \cdot T}=\frac{101325}{3 \cdot 8,314 \cdot 298}=13,632$ моль/м $^3 = 0,01363$ моль/л

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

$\omega\left ( (NH_4)_2SO_4 \right ) =\frac{C_M \left ( (NH_4)_2SO_4 \right ) \cdot M\left ( (NH_4)_2SO_4 \right )}{\rho_{solution} \cdot 1000}$

Подставим численные значения:

$\omega\left ( (NH_4)_2SO_4 \right ) =\frac{0,01363 \cdot 132,14}{1 \cdot 1000}=0,0018$ или $0,18 \%$