Хлорид аммония

Характеристики и физические свойства хлорида аммония

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Хлорид аммония представляет собой малоустойчивый мелкокристаллический порошок белого цвета. Летуч. Он хорошо растворяется в воде (гидролизуется). Кристаллогидратов не образует.

Рис. 1. Хлорид аммония. Внешний вид.

Основные характеристики хлорида аммония приведены в таблице ниже:

Молекулярная формула	NH₄Cl
Молярная масса, г/моль	53,5
Плотность, г/см³	1,527
Температура плавления, ^oС	337,6
Растворимость в воде (20^oС), г/100 мл	37,2

Получение хлорида аммония

Получение хлорида аммония в промышленных масштабах заключается в упаривании маточного раствора, остающегося после отделения гидрокарбоната натрия, образующегося по следующей реакции:

NaCl + H₂O + CO₂ + NH₃ = NaHCO₃↓ + NH₄Cl.

В лабораторных условиях эту соль получают, используя такие реакции, как

8NH₃ + 3Cl₂ = 6NH₄Cl + N₂;

NH₃ + HCl = NH₄Cl.

Химические свойства хлорида аммония

Хлорид аммония – это средняя соль, образованная слабым основанием – гидроксидом аммония (NH₄OH) и сильной кислотой – соляной (хлороводородной) (HCl). В водном растворе гидролизуется. Гидролиз протекает по катиону. Наличие катионов Н⁺ свидетельствует о кислом характере среды.

NH₄Cl ↔NH₄⁺ + Cl^—;

NH₄⁺ + HOH ↔ NH₄OH + H⁺;

NH₄⁺ + Cl^— + HOH ↔ NH₄OH + Cl^— + H⁺;

NH₄Cl + H₂O ↔ NH₄OH +HCl.

При нагревании хлорид аммония как бы возгоняется – разлагается на аммиак и хлороводород, которые на холодных частях сосуда вновь соединяются в хлорид аммония:

NH₄Cl↔ NH₃ + HCl.

Хлорид аммония разлагается концентрированной серной кислотой и щелочами:

2NH₄Cl + H₂SO_{4 (conc)} = (NH₄)₂SO₄ + 2HCl↑;

NH₄Cl + NaOH = NaCl + NH₃↑ + H₂O;

2NH₄Cl + Ca(OH)₂ = 2NH₃ + CaCl₂ + 2H₂O (t = 200^oC).

Он реагирует с хлором (1), типичными металлами (2), оксидами (3) и нитритами металлов (4):

NH₄Cl + 3Cl₂ = Cl₃N↑ + 4HCl (t = 60 – 70^oC) (1);

2NH₄Cl + Mg = MgCl₂ + H₂↑ + 2NH₃↑ (2);

2NH₄Cl + 4CuO = N₂ + 4H₂O + CuCl₂ + 3Cu (t = 300^oC) (3);

NH₄Cl + KNO₂ = N₂↑ + KCl + 2H₂O (4).

Применение хлорида аммония

Хлорид аммония, или нашатырь, применяется в красильном деле, в ситцепечатании, при паянии и лужении, а также в гальванических элементах. Применение хлорида аммония при паянии основано на том, что он способствует удалению с поверхности металла оксидных пленок, благодаря чему припой хорошо пристает к металлу. При соприкосновении сильно нагретого металла с хлоридом аммония оксиды, находящиеся на поверхности металла, либо восстанавливаются, либо переходят в хлориды. Последние, будучи более летучи, чем оксиды, удаляются с поверхности металла. Для случая меди и железа основные происходящие при этом процессы можно выразить такими уравнениями:

4CuO + NH₄Cl = 3Cu + CuCl₂ + N₂ + 4H₂O;

Fe₃O₄ + 8NH₄Cl = FeCl₂ + 2FeCl₃ + 8NH₃ + 4H₂O.

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1

Задание

Какую массу хлорида аммония можно получить при взаимодействии 17,7 г хлороводорода и 12 л аммиака (н.у.)? Какой объем 0,06М раствора можно приготовить из этой массы соли?

Решение

Запишем уравнение реакции:

NH₃ + HCl = NH₄Cl.

Найдем количество моль хлороводорода (молярная масса – 36,5 г/моль) и аммиака, вступивших в реакцию используя данные указанные в условии задачи:

n = m / M;

n(HCl) = m (HCl) / M (HCl);

n (HCl) = 17,7 / 36,5 = 0,5моль.

n = V / V_m;

n(NH₃) = V (NH₃) / V_m;

n (NH₃) = 12 / 22,4 = 0,54 моль.

Согласно уравнению задачи n (HCl):n (NH₃) = 1:1. Это означает, что аммиак находится в избытке и все дальнейшие расчеты следует вести по хлороводороду. Найдем количество вещества и массу образовавшегося хлорида аммония (молярная масса 53,5 г/моль):

n (HCl): n (NH₄Cl) = 1:1;

n (NH₄Cl) = n (HCl) = 0,5моль.

m = n×M;

m (NH₄Cl)= n (NH₄Cl)×M (NH₄Cl);

m (NH₄Cl)=0,5×53,5 = 26,75 г.

Рассчитаем объем 0,06М раствора, который можно получить из 26,75 г хлорида аммония:

c = n/V;

V = c/n;

V(NH₄Cl) = n (NH₄Cl)/ c (NH₄Cl);

V (NH₄Cl)=0,5/ 0,06= 8,33 л.

Ответ

Масса хлорида аммония равна 26,75 г, объем 0,06М раствора – 8,33 л (833 мл).

ПРИМЕР 2

Задание

Вычислите массовую долю хлорида аммония в растворе, полученном при растворении соли массой 40 г в воде количеством 20 моль.

Решение

Найдем массу воды (молярная масса 18г/моль):

m = n × M;

m (H₂O) = n (H₂O)× M (H₂O);

m (H₂O)= 20 × 18 = 360 г.

Рассчитаем массу раствора хлорида аммония:

m_solution(NH₄Cl) = m(NH₄Cl) + m(H₂O);

m_solution(NH₄Cl) = 40 + 360 = 400 г.

Вычислим массовую долю хлорида аммония в растворе:

ω(NH₄Cl)=m(NH₄Cl) / m_solution(NH₄Cl) × 100%;

ω (NH₄Cl)=40 / 400 × 100% = 10%.