Здравствуйте, уважаемые читатели!
Вот уже 2-й месяц по субботам, с 18 до 20 часов я провожу вебинарный курс по решению 34 задач. Разобрали атомистику, электролиз, олеум, пластинки, задачи на альтернативные реакции (кислые, комплексные соли). Стратегические планы вебинарного курса - составление и решение универсальных тренажеров, объединяющих в себе основные усложнения расчетных задач. А пока тактические моменты - отработка этих усложнений, но на более "закрученных" задачах. Сегодня утром в своей почте обнаружила письмо от слушательницы вебинарного курса, которая выразила желание порешать задачи с минимумом информации, например, вот эту:
Для проведения электролиза взяли раствор нитрата серебра. После того как объём газа, выделившийся на аноде, оказался в 1,2 раза меньше объёма газа, выделившегося на катоде, процесс остановили. (Объёмы газов измерены при одинаковых условиях). Масса образовавшегося в процессе электролиза раствора оказалась на 51,8% меньше массы исходного раствора. К полученному раствору добавили равный ему по массе 20%-ный раствор гидроксида натрия. Определите среду конечного раствора и массовую долю соли в нём.
Решила не дожидаться субботы, а отрешать задачу здесь, причем - двумя способами. Основа решения - испытанный алгоритм "шаг за шагом", основанный на всестороннем анализе каждого из предложений задачи.
Итак:
Первый способ (задаем массу исходного раствора, 100г)
1. а)4AgNO3 +2 H2O=4Ag↓ + O2↑ +4HNO3 (1)
2 H2O=2H2↑+O2↑ (2)
На аноде выделился кислород по первой (n1(O2) и второй(n2(O2) реакциям.
На катоде – серебро по 1 реакции (n1(Ag) и водород по 2 реакции (n2(H2).
б)Пусть:
n (AgNO3)прореагиров.= х моль,
n( Н2О)прореагиров.= у моль,
Тогда: n1(Ag)= х, n1(O2)=0,25 х, n1(HNO3)=x
n2(H2)= у, n2(O2)=0, 5 у.
n сумм (О2)= 0,25 х+0, 5 у
Согласно условию:
n сумм (О2)/ n2(H2)= 1/1,2.
(0,25 х+0, 5 у)/у=1/1,2.
Откуда: у=0,75х,
Т.е. в результате электролиза разложился весь нитрат серебра и часть воды.
в) Согласно условию, потеря массы раствора в ходе электролиза составила 51,8% от массы исходного раствора.
Пусть m исх.раствора AgNO3=100г,
тогда потеря массы Δm раствора= 51, 8 г.
Δm раствора= m1(Ag↓) +m1(O2↑) +m2(H2O)= 108x+32*0,25х+18*0,75х=129,5х
51,8=129,5х, откуда х = 0,4 моль.
г)Полученный в результате электролиза раствор:
состав - HNO3 – 0,4 моль
масса – 100*(1-0,518)=48,2 г
2. а) HNO3+NaOH=NaNO3+H2O (3)
б)согласно условию m раствора NaOH= m раствора после электролиза = 48, 2 г.
n(NaOH)=48,2*0,2/40=0,241 моль
т.к. n(HNO3)=0,4 моль, кислота – в избытке. Среда конечного раствора – кислая.
в) n(Na NO3)= 0,241 моль
m конечного раствора = 48, 2 г+48, 2 г=96,4 г
г) W(Na NO3)=0,241*85/96,4=0,2125=21,25%
Второй способ (задаем количество разложившегося нитрата серебра, 1 моль).
1. а)4AgNO3 +2 H2O=4Ag↓ + O2↑ +4HNO3 (1)
2 H2O=2H2↑+O2↑ (2)
На аноде выделился кислород по первой (n1(O2) и второй(n2(O2) реакциям.
На катоде – серебро по 1 реакции (n1(Ag) и водород по 2 реакции (n2(H2).
б)Пусть:
n (AgNO3)прореагиров.= 1 моль,
n( Н2О)прореагиров.= у моль,
Тогда: n1(Ag)= 1моль, n1(O2)=0,25моль, n1(HNO3)=1моль
n2(H2)= у, n2(O2)=0, 5 у.
n сумм (О2)= 0,25 +0, 5 у
Согласно условию:
n сумм (О2)/ n2(H2)= 1/1,2.
(0,25 +0, 5 у)/у=1/1,2.
Откуда: у=0,75 моль,
Т.е. в результате электролиза разложился весь нитрат серебра и часть воды.
в) Согласно условию, потеря массы раствора в ходе электролиза составила 51,8% от массы исходного раствора.
Пусть m исх.раствора AgNO3=х г,
тогда потеря массы Δm раствора= 0,518 х.
Δm раствора= m1(Ag↓) +m1(O2↑) +m2(H2O)= 108 +32*0,25+18*0,75 =129,5 г
0,518х=129,5 , откуда х= 250 г.
г)Полученный в результате электролиза раствор:
состав - HNO3 – 1 моль
масса – 250*(1-0,518)=120,5 г
2. а) HNO3+NaOH=NaNO3+H2O (3)
б)согласно условию m раствора NaOH= m раствора после электролиза = 120,5 г.
n(NaOH)=120,5*0,2/40=0,6025 моль
т.к. n(HNO3)=1 моль, кислота – в избытке. Среда конечного раствора – кислая.
в) n(Na NO3)= 0,6025 моль
m конечного раствора = 120,5 г+120,5 г=241 г
г) W(Na NO3)=0,6025*85/241=0,2125=21,25%
Как следует из полученных результатов, оба способа, основанные на введении дополнительной информации, привели к одному и тому же результату, т.е., являются верными.
Более подробно методические приемы решения задач с минимумом информации, (а также усложненных задач на растворимость и пластинки из сборника И.Ю. Белавина) будут разбираться на вебинаре в эту субботу. Зарегистрироваться можно по ссылке:
https://forms.gle/bfR4G5u6xABHQ77N6
Всего доброго!
