Здравствуйте, уважаемые читатели!
Продолжаю публикацию разборов задач на растворимость из сб. И.Ю.Белавина. Сегодня вашему вниманию предлагаю 3 задачи. Две из них (337 и 339)- очень близки по содержанию и алгоритму решения. Третья задача (340)- сложнее, интереснее и, на мой взгляд, красивее предыдущих.
337. 28 л оксида углерода (IV) (н.у.) растворили в 100 мл раствора гидроксида натрия с массовой долей щелочи 40 % и плотностью 1,4 г/мл. Определите массу выпавшего гидрокарбоната натрия и массовые доли веществ в оставшемся растворе, если растворимость гидрокарбоната натрия в этих условиях составляет 10 г на 100 г воды.
Решение
1. Характеристика процесса растворения СО2 в щелочи
а)n(CO2)=28/22,4=1,25 моль,
n(NaOH)=100*0,4*1,4/40=1,4 моль
б)Определим состав продуктов реакции
Соотношение n(NaOH):n(CO2)=1,4:1,25=1,12:1, т.е в растворе будут протекать реакции 1 и 2:
NaOH+CO2=NaHCO3(1)
2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O(2)
Пусть n1 (NaHCO3)=x , n2 (Na2CO3)=y, тогда n1(CO2)=х, n2(CO2)=у, n1+2(CO2)=х+у=1,25 моль (3)
n1(NaOH)=х, n2(NaOH)=2у, n1+2(NaOH)=х+2у=1,4 моль (4)
Составим систему из уравнений 3 и 4:
Х+у=1,25
Х+2у=1,4, откуда х=1,1 моль, у= 0,15 моль
n1 (NaHCO3)=1,1 моль , n2 (Na2CO3)=0,15 моль,
в) определим состав реакционной смеси:
m(смеси)=m(CO2)+m рра(NaOH)=1,25*44+100*1,4=195 г
m1(NaHCO3)=1,1*84=92,4 г
m2(Na2CO3)=0,15*106=15,9 г
m(Н2О)=195-92,4-15,9= 86,7 г
3.Найдем массу осадка NaHCO3:
а) найдем массу растворенного NaHCO3:
в 100 г воды растворяется 10 г NaHCO3
в 86,7 г воды ---------------х г NaHCO3, откуда х=8,67 гNaHCO3
б)m(осадка)= m1 (NaHCO3)- mрр (NaHCO3)=92,4-8,67=83,73 г
4.Состав оставшегося раствора:
а)m оставш. рра= m(смеси)-m(осадка)=195-83,73=111,27 г
б) m рр NaHCO3=8,67 г, W(NaHCO3)=100*8,67/111,27=7,79%
m(Na2CO3)= 15,9 г, W(Na2CO3)=100*15,9/111,27=14,29%
Задача 2 (339)- практически копия задачи 1(337).
339. В 100 мл раствора гидроксида натрия с массовой долей щелочи 0,2 и плотностью 1,2 г/мл пропустили 11,2 л (н.у.) оксида углерода (IV). Определите массу выпавшего из раствора гидрокарбоната натрия и массовые доли веществ в оставшемся растворе, если известно, что коэффициент растворимости гидрокарбоната натрия в этих условиях составляет 90 г/л (Н2О).
1. Характеристика процесса растворения СО2 в щелочи:
а)n(CO2)=11,2/22,4=0,5 моль,
n(NaOH)=100*0,2*1,2/40=0,6 моль
б)Определим состав продуктов реакции
Соотношение n(NaOH):n(CO2)=0,6:0,5=1, 2:1, т.е в растворе будут протекать реакции 1 и 2:
NaOH+CO2=NaHCO3(1)
2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O(2)
Пусть n1 (NaHCO3)=x , n2 (Na2CO3)=y, тогда n1(CO2)=х, n2(CO2)=у, n1+2(CO2)=х+у=0,5 моль (3)
n1(NaOH)=х, n2(NaOH)=2у, n1+2(NaOH)=х+2у=0,6 моль (4)
Составим систему из уравнений 3 и 4:
Х+у=0,5
Х+2у=0,6, откуда х=0,4 моль, у= 0,1 моль
n1 (NaHCO3)=0,4 моль , n2 (Na2CO3)=0,1 моль,
в) определим состав реакционной смеси:
m(смеси)=m(CO2)+m рра(NaOH)=0,5*44+100*1,2=142 г
m1(NaHCO3)=0,4*84=33,6 г
m2(Na2CO3)=0,1 *106=10,6 г
m(Н2О)=142-33,6-10,6= 97,8 г
3.Найдем массу осадка NaHCO3:
а) найдем массу растворенного NaHCO3:
в 1000 г воды растворяется 90 г NaHCO3
в 97,8 г воды ---------------х г NaHCO3, откуда х=8,8 гNaHCO3
б)m(осадка)= m1 (NaHCO3)- mрр (NaHCO3)=33,6-8,8=24,8 г
4.Состав оставшегося раствора:
а)m оставш. рра= m(смеси)-m(осадка)=142-24,8=117,2 г
б) m рр NaHCO3=8,8 г, W(NaHCO3)=100*8,8/117,2 =7,51%
m(Na2CO3)= 10,6 г, W(Na2CO3)=100*10,6/117,2 =9,04%
Задача 3 (340) - сложнее и интереснее предыдущих. Главный компонент усложнения- наличие двух веществ в осадке, а также частичное несовпадение состава компонентов осадка и раствора.
340. Продукты сжигания 6,16 л бутана (н.у.) в избытке кислорода растворили в 100 мл раствора гидроксида натрия с массовой долей щелочи 40% и плотностью 1,4 г/мл. Определите массу выпавшего осадка и массовые доли веществ в оставшемся растворе, если известно, что в данных условиях растворимость карбоната натрия и гидрокарбоната натрия составляют 22 и 9,5 г на 100 г воды соответственно, а карбонат натрия выпадает в виде десятиводного кристаллогидрата.
Решение
1.Характеристика процесса сжигания бутана:
а)С4Н10+6,5О2=4СО2+5Н2О (1)
n (С4Н10)=0,275 моль
n1 CO2=4*0,275 =1,1 моль
n1 Н2О =5*0,275 =1,375 моль
m продуктов сгорания= m1(CO2)+m1(H2O)=1,1*44+1,375*18=73,15 г
2.Характеристика процесса поглощения СО2 щелочью:
а)nисх(NaOH)=100*0,4*1,4/40=1,4 моль, n1 CO2=1,1 моль,
б)Соотношение n(NaOH):n(CO2)=1,4:1,1=1, 27:1, т.е в растворе будут протекать реакции 2 и 3:
NaOH+CO2=NaHCO3(2)
2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O(3)
в)Пусть n2 (NaHCO3)=x , n3 (Na2CO3)=y, тогда n2(CO2)=х, n3(CO2)=у, n2+3(CO2)=х+у=1,1 моль (4)
n2(NaOH)=х, n3(NaOH)=2у, n2+3(NaOH)=х+2у=1,4 моль (5)
Составим систему из уравнений 4 и 5:
Х+у=1,1
Х+2у=1,4, откуда х=0,8 моль, у= 0,3 моль
n1 (NaHCO3)=0,8 моль , n2 (Na2CO3)=0,3 моль,
3. Состав смеси после проведения реакции:
mисх(H2O)=100*1,4*0,6=84 г(вода в составе раствора щелочи)
mкон(H2O)= mисх(H2O)+m1(H2O)+m3(H2O)=84+18*1,375+18*0,3=114,15 г
m 1NaHCO3=84*0,8=67,2 г
m 2Na2CO3=106*0,3=31,8 г
m смеси=213,15 г
4. Установим распределение Na2CO3 между осадком и раствором :
а)Пусть в составе осадка Na2CO3*10H2O- a моль Na2CO3
В составе раствора останется- в моль Na2CO3,
Тогда а+в=0,3 (6)
б)Баланс по воде:
m Н2О в кристаллогидрате Na2CO3*10H2O=18*10а=180 а
m Н2О в растворе= 106в*100/22=481,82 в (на основании растворимости Na2CO3)
180а+481,82в=114,15 (7)
в)Составим систему из уравнений 6 и 7:
а+в=0,3
180а+481,82в=114,15, откуда а=0,1 моль, в= 0,2 моль
г) m Н2О в растворе=481,82 в=96,364 г
m осадка Na2CO3*10H2O=286*а=28,6 г
m раствNa2CO3 =106*в=21,2 г
5. Установим распределение NaНCO3 между осадком и раствором
А)Найдем m раствNaHCO3:
В 100 г Н2О- 9,5 г NaHCO3
В 96,364 г Н2О- а г NaHCO3, откуда а = 9,15 г=m раствNaHCO3
Б)m осадка NaHCO3= m 1NaHCO3-m раствNaHCO3 =67,2-9,15=58, 05 г
6. Характеристики конечной смеси:
m осадка=mосадка Na2CO3*10H2O+m осадка NaHCO3=28,6+58,05=86,65 г
Состав раствора:
m рра= 213,15-86,65=126,5 г
W NaHCO3=100*9,15/126,5=7,23%,
W Na2CO3=100*21,2/126,5=16,77%
Заранее благодарна за конструктивные замечания.
Продолжаю набор школьников для подготовки к ОГЭ и ЕГЭ по химии (инд. занятия, группы). Подробности - в лс https://vk.com/id363684368
Всего доброго!