Я продолжаю сегодня решение задач по неорганике приемом «step by step». Сущность его заключается в последовательном извлечении максимального объема информации из каждого смыслового блока задачи. К этой информации относятся: потенциально возможный химизм, а также состав вступающих в реакцию и образующихся материальных потоков. Достоинством такого подхода является то, что человек, решающий задачу, подходит к каждому новому этапу во всеоружии, зная количественный и качественный состав образовавшейся реакционной смеси. Как правило, смысловые блоки соответствуют отдельным предложениям в тексте задачи.
Сегодня я продемонстрирую прием «step by step» на примере двух задач с участием кислых солей. Поскольку лимитирующей стадией при решении задач является правильный выбор химизма процессов, сочла нужным привести сводную таблицу с реакциями образования этих солей.
Задача 1.
Через 427,5 г 12% раствора гидроксида бария пропустили 11, 2 л углекислого газа (н.у.). Выпавший осадок отделили, а к оставшемуся раствору прилили 219 г 10% раствора соляной кислоты. Найти массовую долю хлороводорода в оставшемся растворе.
Решение.
1. «Через 427,5 г 12% раствора гидроксида бария пропустили 11, 2 л углекислого газа (н.у.).
а) записываем потенциально возможные уравнения реакций и указываем соотношения молей оксида и щелочи
СО2 +Ва(OH)2=ВаСО3↓ + H2O (1) n(CO2)/ n( Ва(OH)2) = 1:1
2СО2 +Ва(OH)2=Ва(НСО3)2 (2) n(CO2)/ n( Ва(OH)2) = 2:1
б) переводим числовую информацию в моли и находим их соотношение:
n( Ва(OH)2) =427,5*0,12/171=0,3 моль; n(CO2)=11,2/22,4=0,5 моль.
n(CO2)/ n( Ва(OH)2)=0,5/0,3=1,67
в)Сравниваем соотношения молей оксида и щелочи в уравнениях 1 и 2 с соотношением согласно условию и уточняем, какие реакции (или реакция) будут протекать в действительности (таблица):
Поскольку соотношение реагентов по условию – имеет промежуточное значение по отношению к потенциально возможным реакциям, делаем вывод, что будут протекать обе реакции.
Г) найдем состав образовавшейся реакционной смеси. Для этого используем составление системы уравнений ( отмечу, что это – далеко не единственный способ решения этого вопроса, но, на мой взгляд, самый легкий)
Пусть n ВаСО3 = х моль, тогда по 1 уравнению n1(CO2)= х моль, n1( Ва(OH)2)= х моль
n Ва(НСО3)2 = y моль, тогда по 2 уравнению n2(CO2)=2у моль, n2( Ва(OH)2)= у моль
х+2у=0,5
х+у=0,3
Отсюда х=0,1 моль, у= 0,2 моль
Т.е. образовалось 0,1 моль осадка ВаСО3↓ и раствор, в котором находится только Ва(НСО3)2 - 0,2 моль.
Найдем массу образовавшегося раствора:
Mраствора = 427,5+mСО2-m ВаСО3↓=427,5+0,5*44-0,1*197=429, 8 г
ИТОГ рассмотрения 1 предложения задачи – установлен химизм и определен количественный и качественный состав полученной реакционной смеси
2. «Выпавший осадок отделили, а к оставшемуся раствору прилили 219 г 10% раствора соляной кислоты. Найти массовую долю хлороводорода в оставшемся растворе»
а) мы уже знаем, что в оставшемся растворе содержится Ва(НСО3)2 - 0,2 моль, из текста задачи следует, что хлороводород – в избытке.
Составляем уравнение потенциально возможной реакции:
Ва(НСО3)2 +2 HCl=BaCl2+2CO2↑+2H2O (3)
б)Найдем n HCl (исх)=219*0,1/36,5=0,6 моль
согласно уравнению реакции (3) :
n HCl (прореагиров)= 2n Ва(НСО3)2 = 0,2*2=0,4 моль
тогда
n HCl (оставш в рре)= 0,6-0,4=0,2 моль
n СО2 (по 3 реакции)= 2n Ва(НСО3)2 = 0,2*2=0,4 моль
в)найдем массу оставшегося раствора:
Mраствора = 429,8+ 219-mСО2= 429,8+219-0,4*44=631,2 г
г) W(HCl)=m(HCl)оставш/m раствора =0,2*36,5/631,2=0,0116=1,16%
Задача 2
Газ, полученный при действии избытка соляной кислоты на 31,6 г сульфита калия, пропустили через 700 мл 0,5М раствора гидроксида натрия. Во сколько раз молярная концентрация сульфита натрия в полученном растворе больше молярной концентрации гидросульфита натрия?
Решение
1. «Газ, полученный при действии избытка соляной кислоты на 31,6 г сульфита калия…»
а) записываем потенциально возможное уравнение реакции:
К2SO3 +2 HCl= SO2↑ +2 КСl+H2O (1)
б) переводим числовую информацию в моли
n(К2SO3) =31,6/158=0,2 моль;
По уравнению реакции находим
n(SO2)= n(К2SO3) =0,2 моль.
2. Газ, полученный при действии избытка соляной кислоты на 31,6 г сульфита калия, пропустили через 700 мл 0,5М раствора гидроксида натрия
а) записываем потенциально возможные уравнения реакции и указываем соотношения молей оксида и щелочи:
SO2 +2NaOH=Na2SO3 + H2O (2) n(SO2)/ n(NaOH) = 1:2
SO2 + NaOH=NaHSO3 (3) n(SO2)/ n(NaOH) = 1:1
б) переводим числовую информацию в моли
n(NaOH) =V*C, где V- объем раствора, л, С- молярная концентрация раствора, моль/л
n(NaOH) =0,7*0,5=0,35 моль
в)определяем соотношение молей оксида и щелочи в реакционной смеси:
n(SO2)/ n(NaOH) = 0,2:0,35=1:1,75
г)Сравниваем соотношения молей в уравнениях 2 и 3, с соотношением согласно условию и уточняем, какие реакции (или реакция) будут протекать в действительности (таблица):
Поскольку соотношение реагентов по условию – имеет промежуточное значение по отношению к потенциально возможным реакциям, делаем вывод, что будут протекать обе реакции.
д) Найдем состав образовавшейся реакционной смеси.
Пусть n Na2SO3= х моль, тогда n1(SO2)= х моль, n1(NaOH)= 2х моль (уравнение 2)
n NaHSO3= y моль, тогда n2(SO2)= у моль, n2(NaOH)= у моль (уравнение 3)
2х+у=0,35
х+у=0,2
Отсюда х=0,15 моль, у= 0,05 моль, т.е n(Na2SO3)=0,15 моль, n(NaHSO3)=0,05 моль
3. Во сколько раз молярная концентрация сульфита натрия в полученном растворе больше молярной концентрации гидросульфита натрия?
а) Молярная концентрация рассчитывается по формуле
С(X)=n(X)/V, где n(X)- количество молей вещества Х,
V – объем раствора в л
б) поскольку обе соли находятся в одном и том же объеме раствора, соотношение молярных концентраций заменим соотношением молей :
С(Na2SO3)/С(NaHSO3)= n(Na2SO3)/n(NaHSO3)=0,15/0,05=3 раза.