Условие задачи

Юному агроному дано задание подкормить яблоню аммиачной селитрой, приготовив раствор из расчёта 1 г соли на 1 л воды. Однако аммиачной селитры у него не оказалось, и он решил заменить её на калийную. Какую массу калийной селитры надо растворить в 1 л воды, чтобы получить раствор с концентрацией азота, которая требовалась?

Решение

Нам дана задача по сельскохозяйственной химии (удобрения) с элементами химического расчёта концентраций питательных веществ. Юный агроном должен был приготовить раствор аммиачной селитры (NH₄NO₃) из расчёта 1 г соли на 1 л воды, где аммиачная селитра содержит азот, необходимый для подкормки яблони. Так как вместо аммиачной селитры используется калийная селитра (KNO₃), надо рассчитать, сколько грамм этой соли нужно, чтобы раствор содержал такое же количество азота.

Рассмотрим пошагово решение:

1. Определим состав и молярные массы обоих соединений.

• Аммиачная селитра – NH₄NO₃
– Молярная масса:
Азот: 14 г/моль (в двух атомах – 2 × 14 = 28 г)
Водород: 4 г/моль (NH₄)
Кислород: 3 × 16 = 48 г/моль
Общая масса: 28 + 4 + 48 = 80 г/моль
– Доля азота: 28⁄80 = 0,35 или 35 %

• Калийная селитра – KNO₃
– Молярная масса:
Калий: 39 г/моль
Азот: 14 г/моль
Кислород: 3 × 16 = 48 г/моль
Общая масса: 39 + 14 + 48 = 101 г/моль
– Доля азота: 14⁄101 ≈ 0,1386 или 13,86 %

2. Исходный раствор готовился из расчёта 1 г аммиачной селитры на 1 л воды. В этом 1 г аммиачной селитры содержится:

Масса азота = 1 г × 0,35 = 0,35 г

То есть в растворе должно получиться 0,35 г азота на литр.

3. Теперь определим, сколько грамм калийной селитры нужно для такого же количества азота. Обозначим искомую массу через m грамм. Известно, что в калийной селитре доля азота составляет 14⁄101. Следовательно, количество азота в m граммах будет:

Азот в m г = m × (14⁄101)

Чтобы получить 0,35 г азота, должно выполняться:

m × (14⁄101) = 0,35

Решим уравнение относительно m:

m = 0,35 × (101⁄14)

m = (0,35 × 101)⁄14

Выполним вычисления:

0,35 × 101 = 35,35
35,35⁄14 ≈ 2,525

Таким образом, m ≈ 2,53 г.

4. Ответ: для получения раствора с такой же концентрацией азота, какая была при использовании аммиачной селитры (0,35 г N⁄л), необходимо растворить примерно 2,53 г калийной селитры в 1 л воды.

Вывод: Раствор, приготовленный из 2,53 г калийной селитры на 1 л воды, будет содержать такую же массу азота (0,35 г), как и раствор 1 г аммиачной селитры на 1 л воды.