Для начала напишем уравнение реакции между гидроксидом кальция (Ca(OH)₂) и сульфатом аммония ((NH₄)₂SO₄):
[ Ca(OH)_2 + (NH_4)_2SO_4 \rightarrow CaSO_4 + 2 NH_3 + 2 H_2O ]
Далее определим молярные массы веществ, участвующих в реакции:
Молярная масса Ca(OH)₂:
[ Ca: 40 \, \text{г/моль} ]
[ O: 16 \, \text{г/моль} \times 2 = 32 \, \text{г/моль} ]
[ H: 1 \, \text{г/моль} \times 2 = 2 \, \text{г/моль} ]
[ \text{Итого:} \, 40 + 32 + 2 = 74 \, \text{г/моль} ]
Молярная масса (NH₄)₂SO₄:
[ N: 14 \, \text{г/моль} \times 2 = 28 \, \text{г/моль} ]
[ H: 1 \, \text{г/моль} \times 8 = 8 \, \text{г/моль} ]
[ S: 32 \, \text{г/моль} ]
[ O: 16 \, \text{г/моль} \times 4 = 64 \, \text{г/моль} ]
[ \text{Итого:} \, 28 + 8 + 32 + 64 = 132 \, \text{г/моль} ]
Молярная масса NH₃:
[ N: 14 \, \text{г/моль} ]
[ H: 1 \, \text{г/моль} \times 3 = 3 \, \text{г/моль} ]
[ \text{Итого:} \, 14 + 3 = 17 \, \text{г/моль} ]
Теперь определим количество вещества гидроксида кальция, взятого для реакции:
[ n_{\text{Ca(OH)2}} = \frac{m{\text{Ca(OH)2}}}{M{\text{Ca(OH)_2}}} = \frac{37 \, \text{г}}{74 \, \text{г/моль}} = 0.5 \, \text{моль} ]
Согласно стехиометрии уравнения, 1 моль Ca(OH)₂ реагирует с 1 моль (NH₄)₂SO₄ и образует 2 моль NH₃. Следовательно, из 0.5 моль Ca(OH)₂ образуется:
[ n_{\text{NH}_3} = 0.5 \, \text{моль} \times 2 = 1 \, \text{моль} ]
Теперь определим теоретическую массу аммиака, которая могла бы образоваться:
[ m_{\text{NH}3} = n{\text{NH}3} \times M{\text{NH}_3} = 1 \, \text{моль} \times 17 \, \text{г/моль} = 17 \, \text{г} ]
Фактически образовалось 15 г аммиака. Теперь вычислим массовую долю выхода аммиака:
[ \omega = \frac{m{\text{фактическое}}}{m{\text{теоретическое}}} \times 100\% = \frac{15 \, \text{г}}{17 \, \text{г}} \times 100\% \approx 88.24\% ]
Таким образом, массовая доля выхода аммиака составляет приблизительно 88.24%.