Здравствуйте, уважаемые читатели!
"Любите ли вы решать химические задачи так, как люблю это я? ..." - вольная интерпретация знаменитой фразы героини Т. Дорониной из фильма "Старшая сестра" в какой-то степени отражает мои отношения с расчетными задачами по химии (если исключить неуместный в данном случае пафос). Начало этому - в производственной деятельности, когда по минимуму информации крайне необходимо было разобраться с процессом, да еще и как можно быстрее. Да и в науке тоже сталкивалась с этим на каждом шагу. Так, при работе над кандидатской диссертацией пришлось рассматривать с целью количественной характеристики реакционную смесь, в которой протекало более 10 последовательно -параллельных процессов.
Сегодня хочу разобрать непростую (для школьников) задачу на амальгаму и пластинки из сборника И.Ю.Белавина. Задача, в целом, логически выверенная, с красивыми переходами, позволяющими решать ее разными способами. Итак, :
Решение.
1.Найдем характеристики реакционной смеси, полученной после растворения амальгамы в кислоте:
а)Уравнения возможных реакций:
3Ag+ 4HNO3=3AgNO3+NO↑+2H2O (1)
3Hg+8HNO3=3Hg(NO3)2+2NO↑+4H2O (2)
б)nисх(HNO3)=56,5*0,2*1,115/63=0,2 моль
n(NO)=0,672/22,4=0,03моль
пусть n(Ag)=x, n(Hg)=y.
Тогда : n1(NO)=x/3, n2(NO)=2y/3,
x/3+2y/3=0,03 или: х+2у=0,09, откуда х=0,09-2у
в) m(получ. Рра)= 56,5*1,115+ 108*(0,09-2у)+201у-0,03*30=63+9,72-216у+201у-0,9 =71,82-15у
n(прореаг) HNO3=4x/3+8y/3=4*(0,09-2у)/3+8y/3=0,12 моль
n(ост) HNO3= nисх(HNO3)- n(прореаг) HNO3=0,2-0,12=0,08 моль
m(получ. раствор)=0,08*63/0,07064=71,35 г =71,82-15у,
откуда у=0,031моль, х=0,09-2у=0,028 моль
т., полученный раствор:
mраствора=71,35 г,
состав раствора: n(ост) HNO3=0,08 моль, n(AgNO3)= 0,028 моль,
n(Hg(NO3)2)= 0,031 моль.
2. Найдем характеристики раствора, полученного после нахождения в медном сосуде:
А) Уравнения возможных реакций:
3Cu+8HNO3=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O (3)
Сu+2AgNO3=Cu(NO3)2+2Ag↓ (4)
Сu+Hg(NO3)2=Cu(NO3)2+ Hg↓ (5)
б) Изменение массы сосуда будет складываться из уменьшения массы в результате реакции меди с азотной кислотой и увеличения массы за счет взаимодействия меди с солями. Предположим, что прореагировали с медью все компоненты раствора: кислота и соли. Тогда:
Δmфакт сосуда=m4(Ag)+m5(Hg)-(m3(Cu)+ m4(Cu)+ m5(Cu))=154,455-150=4,455 г
m3(Cu)=64*3 n(ост) HNO3/8=64*0,03 =1,92 г,
m4(Cu)=64*0,5 n(AgNO3)=0,896 г
m5(Cu) = 64* n(Hg(NO3)2)=1,984 г
m4(Ag)=108* n(AgNO3)=3,024г
m5(Hg)=201* n(Hg(NO3)2)=6,231г
Найдем предполагаемое Δm сосуда:
Δm предп. сосуда=3,024+6,231-(1,92+0,896+1,984)=4,455г
Поскольку Δm предп. = Δm факт, наше предположение верно.
В) Найдем характеристики конечного раствора:
mкон. Раствора= 71,35+150-m3(NO)-154,455=
=71,35-30*2 n(ост) HNO3/8- 4,455=66,295 г
В растворе находится только нитрат меди
n(Cu(NO3)2 = n3(Cu(NO3)2 + n4(Cu(NO3)2+ n5(Cu(NO3)2=
=3 n(ост) HNO3/8+0,5 n(AgNO3)+ n(Hg(NO3)2=0,03+0,014+0,031=0,075 моль
W(Cu(NO3)2)=188*0,075/66,295=0,21=21%
Ответ: W(Cu(NO3)2=21%.
