Здравствуйте, уважаемые читатели!
Недавно мне попалась задача с минимумом численной информации. Думаю, что к ЕГЭ она отношения не имеет.
Ассоциации возникли с моим прошлым инженера-химика-технолога, когда приходилось разбираться в реальных химических процессах. А в них можно найти всевозможные последовательно и параллельно протекающие реакции, снижающие выход основного технологического процесса. И от того, как быстро, и, главное, правильно, будет выявлена и скорректирована причина химико-технологического сбоя, зависело многое (в том числе, премии ). Так вот ситуация, описанная в нижеприведенной задаче, вполне могла бы возникнуть, например, на реальном гальваническом производстве.
Итак:
Медные опилки залили десятикратным по массе количеством раствора, содержащего сульфат ртути и азотную кислоту, с плотностью 1,08 г/мл. После окончания всех реакций масса раствора не изменилась, а масса осадка уменьшилась на 10 %. Определите молярные концентрации веществ в исходном растворе и массовые доли веществ в конечном растворе.
Решение
1. а)Уравнения возможных реакций:
Cu+HgSO4=Hg+CuSO4 (1)
3Cu +8HNO3=3Cu(NO3)2+2NO+4H2O (2)
Реакции образовавшейся ртути с разбавленной азотной кислотой не рассматриваем, так как эта реакция может идти только при нагревании.
б)допущения: пусть масса медных опилок = 64 г(1 моль),
тогда масса добавленного к ним раствора= 640 г,
изменение массы осадка = 6,4 г
в)условные обозначения:
--n1(Cu)- количество вещества меди, вступившей в реакцию 1
тогда
n1(Cu) = n1(Hg) -количество вещества ртути, образовавшейся по реакции 1
--n2(Cu)- количество вещества меди, прореагировавшей с азотной кислотой
в)тогда :
m прореагировавшей меди = 64( n1(Cu) + n2(Cu) )
m образовавшейся ртути = 201* n1(Cu)
m выделившегося NO=30* 2/3*( n2(Cu) )= 20* n2(Cu)
2. а) выразим массу полученного раствора:
m конечн раствора= 640 г+64( n1(Cu) + n2(Cu) )- 201* n1(Cu) - 20* n2(Cu) =640, откуда:
64( n1(Cu) + n2(Cu) ) = 201 n1(Cu) + 20* n2(Cu) (3)
б) выразим массу конечного осадка:
m конечн осадка= 64- m прореагировавшей меди + m ртути, образовавшейся по реакции 1
m конечн осадка= 64- 64( n1(Cu) + n2(Cu) ) + 201( n1(Cu)
в) выразим изменение массы осадка
6,4= 20* n2(Cu),
откуда n2(Cu) =0,32 моль
г)Подставив значение n2(Cu) в уравнение (3) найдем n1(Cu) =0, 103 моль
3. Найдем количества веществ и массы реагентов и продуктов реакций, а также их концентрации:
а)n(HNO3)=8/3 n2(Cu)= 0, 853 моль, Vисх раствора= 640/1,08=592,6 мл=0,5926 л, С раствора(HNO3)= 0, 853/ 0,5926 =1,44 моль/л
б) n( HgSO4 )= n1(Cu)= 0, 103 моль
С раствора( HgSO4 )= 0, 103/ 0,5926 =0,174 моль/л
в) n( СuSO4 )= n1(Cu) = 0, 103 моль,
m (CuSO4)=16,48 г,W(CuSO4)= 100*16,48 /640= 2,58%
г)n(Cu(NO3)2= n2(Cu) =0,32 моль,
m (Cu(NO3)2 =60,16 г, W(Cu(NO3)2)= 100*60,16 /640= 9,4%
Ответ: С раствора(HNO3) = 1,44 моль/л ,
С раствора( HgSO4 )= 0,174 моль/л,
W(CuSO4)= 2,58%,
W(Cu(NO3)2)= 9,4%
Всего доброго!
