Q132CP - Chemistry: Molecular Nature Of Matter And Change

Question

Ammonium dihydrogen phosphate, formed from the reaction of phosphoric acid with ammonia, is used as a crop fertilizer as well as a component of some fire extinguishers. (a) What are the mass percentages of N and P in the compound? (b) How much ammonia is incorporated into 100. g of compound?

Step-by-Step Solution

Answer

1. Mass percentage of N is 12.18 % and P=26.94 %. 
2. The mass of ammonia is 14.79 g.

Step 1: Finding the mass percentage of N and P

The mass percentage can be calculated as,

$$\begin{gathered} \mathbf{Molecular}\mathbf{ }\mathbf{mss}\mathbf{ }\mathbf{of}\mathbf{ }{\mathbf{NH}}_{\mathbf{4}}{\mathbf{H}}_{\mathbf{2}}{\mathbf{PO}}_{\mathbf{4}}\mathbf{=}\mathbf{6}\mathbf{\times }\mathbf{a}\mathbf{.}\mathbf{m}\mathbf{.}\mathbf{of}\mathbf{ }\mathbf{H}\mathbf{+}\mathbf{a}\mathbf{.}\mathbf{m}\mathbf{.}\mathbf{ }\mathbf{of}\mathbf{ }\mathbf{N}\mathbf{+}\mathbf{4}\mathbf{\times }\mathbf{a}\mathbf{.}\mathbf{m}\mathbf{.}\mathbf{ }\mathbf{of}\mathbf{ }\mathbf{O} \\ \mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{+}\mathbf{a}\mathbf{.}\mathbf{m}\mathbf{.}\mathbf{ }\mathbf{of}\mathbf{ }\mathbf{P} \\ \mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{=}\mathbf{6}\mathbf{\times }\mathbf{1}\mathbf{+}\mathbf{14}\mathbf{.}\mathbf{01}\mathbf{+}\mathbf{4}\mathbf{\times }\mathbf{16}\mathbf{+}\mathbf{30}\mathbf{.}\mathbf{97} \\ \mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{=}\mathbf{114}\mathbf{.}\mathbf{98} \\ \mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{Masspercentage}\mathbf{ }\mathbf{of}\mathbf{ }\mathbf{N}\mathbf{=}\frac{\mathbf{Atomic}\mathbf{ }\mathbf{mass}\mathbf{ }\mathbf{of}\mathbf{ }\mathbf{N}}{\mathbf{Molecular}\mathbf{ }\mathbf{mass}\mathbf{ }{\mathbf{ofNH}}_{\mathbf{4}}{\mathbf{H}}_{\mathbf{2}}{\mathbf{PO}}_{\mathbf{4}}}\mathbf{\times }\mathbf{100} \\ \mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{=}\frac{\mathbf{14}\mathbf{.}\mathbf{01}}{\mathbf{114}\mathbf{.}\mathbf{98}}\mathbf{\times }\mathbf{100} \\ \mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{Masspercentage}\mathbf{\left(}\mathbf{N}\mathbf{\right)}\mathbf{=}\mathbf{12}\mathbf{.}\mathbf{18}\mathbf{\%} \\ \mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ } \\ \mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{Masspercentage}\mathbf{\left(}\mathbf{P}\mathbf{\right)}\mathbf{=}\frac{\mathbf{Atomic}\mathbf{ }\mathbf{mass}\mathbf{ }\mathbf{of}\mathbf{ }\mathbf{P}}{\mathbf{Molecular}\mathbf{ }\mathbf{mass}\mathbf{ }{\mathbf{ofNH}}_{\mathbf{4}}{\mathbf{H}}_{\mathbf{2}}{\mathbf{PO}}_{\mathbf{4}}}\mathbf{\times }\mathbf{100} \\ =\frac{30.97}{114.98}\times 100 \\ Masspercentage\left(P\right)=26.94\% \end{gathered}$$

Step 2: Finding the mass of ammonia

The mass percentage can be denoted as,

$$\begin{gathered} \mathbf{Masspercentage}\mathbf{\left(}{\mathbf{NH}}_{\mathbf{3}}\mathbf{\right)}\mathbf{=}\frac{\mathbf{Atomic}\mathbf{ }\mathbf{mass}\mathbf{ }\mathbf{of}\mathbf{ }{\mathbf{NH}}_{\mathbf{3}}}{\mathbf{Molecular}\mathbf{ }\mathbf{mass}\mathbf{ }\mathbf{of}\mathbf{ }{\mathbf{NH}}_{\mathbf{4}}{\mathbf{H}}_{\mathbf{2}}{\mathbf{PO}}_{\mathbf{4}}} \\ \mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{=}\frac{\mathbf{17}\mathbf{.}\mathbf{01}}{\mathbf{114}\mathbf{.}\mathbf{98}}\mathbf{\times }\mathbf{100} \\ \mathbf{Masspercentage}\mathbf{\left(}{\mathbf{NH}}_{\mathbf{3}}\mathbf{\right)}\mathbf{=}\mathbf{14}\mathbf{.}\mathbf{79}\mathbf{\%} \\ \mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{Mass}\mathbf{\left(}{\mathbf{NH}}_{\mathbf{3}}\mathbf{\right)}\mathbf{=}\mathbf{Molecular}\mathbf{ }\mathbf{mass}\mathbf{ }\mathbf{of}\mathbf{ }{\mathbf{NH}}_{\mathbf{4}}{\mathbf{H}}_{\mathbf{2}}{\mathbf{PO}}_{\mathbf{4}}\mathbf{\times } \\ \mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{Mass}\mathbf{ }\mathbf{percentage}\mathbf{\left(}{\mathbf{NH}}_{\mathbf{3}}\mathbf{\right)} \\ \mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{Mass}\mathbf{\left(}{\mathbf{NH}}_{\mathbf{3}}\mathbf{\right)}\mathbf{=}\mathbf{100}\mathbf{ }\mathbf{g}\mathbf{\times }\mathbf{0}\mathbf{.}\mathbf{1479} \\ \mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{ }\mathbf{=}\mathbf{14}\mathbf{.}\mathbf{79}\mathbf{ }\mathbf{g} \end{gathered}$$