Здравствуйте, уважаемые читатели!
Если в предыдущих статьях химизм задач на растворимость был ограничен, в основном, взаимодействием СО2 с раствором щелочи, то в предлагаемых сегодня задачах - мы видим растворение металла в кислоте-окислителе (азотной или серной) с последующим выпадением в осадок кристаллогидрата.
Итак, задача 1 (в сборнике - 345): медь реагирует с разбавленной азотной ктой, затем из раствора выпаривают часть воды и охлаждают. Решение задачи - типовое, с последовательным разбором всех процессов
345. 19,2 г меди растворили в 282,5 мл 20%–ной азотной кислоты с плотностью 1,115 г/мл, полученный раствор выпарили так, что его масса уменьшилась в три раза, и охладили. При этом из раствора выпало некоторое количество шестиводного кристаллогидрата нитрата меди. Определите массу осадка и массовые доли веществ в оставшемся растворе, если известно, что растворимость безводной соли в данных условиях составляет 50 г на 100 г воды. (Потерями азотной кислоты при выпаривании пренебречь).
Решение
1.Характеристика процесса растворения меди в кислоте:
а)3Cu+8HNO3=3Cu(NO3)2+2NO+4H2O (1)
n исх(Cu)=0,3 моль (недостаток)
n исх(HNO3)= 282,5*1,115*0,2/63=1 моль (избыток)
б)Характеристики получ. рра:
mполуч рра= 282,5*1,115+19,2-0,2*30=328,2 г
n ост(HNO3)=n исх(HNO3)-n 1(HNO3)=1-0,8=0,2 моль (12,6 г)
n обр(Cu(NO3)2)=0,3*188=56,4 г
m(Н2О)=328,2-(12,6+56,4)=259,2 г
2.Характеристики раствора после выпаривания (уменьшилась только масса воды):
m рра= 328,2/3= 109,4 г
n (HNO3)= 0,2 моль (12,6 г)
n (Cu(NO3)2)= 56,4 г
m(Н2О)=109,4-(12,6+56,4)=40,4 г
3. Характеристики раствора после охлаждения:
А)Пусть n осадка(Cu(NO3)2*6Н2О=х моль, тогда:
m рра= 109,4 -296 х г
m HNO3 = 12,6 г
m (Cu(NO3)2 рр =(0,3-х)*188=56,4 -188х г
m(Н2О) рр= 40,4-108 х г
Согласно условию:
в 100 г Н2О растворяется 50 г Cu(NO3)2
в (40,4-108 х) г Н2О ---------(56,4 -188х ) гCu(NO3)2, откуда:
50*(40,4-108х)=100*(56,4-188х), откуда х=0,27 моль
Б)m(осадка)=0,27*296=79,92 г
m рра= 109,4 -296 *0,27=29,48 г
m (Cu(NO3)2 рр=56,4 -188х=56,4-188*0,27=5,64 г,
m (HNO3)= 12,6 г
в)W(Cu(NO3)2=100*5,64/29,48=19,13%
W(HNO3)=100*12,6/29,48=42,74%
Задача 2 (346 в сборнике)- отличается от предыдущей тем, что в при растворении металла в серной кислоте протекают 2 процесса(с выделением Н2 и с выделением SO2). Такое может наблюдаться, если кислота - концентрации 30-50% (уже не разбавленная, но и еще не концентрированная). Отдифференцировать вклад каждого из процессов возможно только, определив состав газовой смеси. Далее - решение становится типовым.
346. Некоторое количество цинка растворили в 95,08 мл раствора серной кислоты с массовой долей кислоты 39,64 % и плотностью 1,3 г/мл, в результате чего выделилась смесь двух газов с плотностью по воздуху 0,3276. После охлаждения из полученного раствора выпало 28,7 г семиводного кристаллогидрата сульфата цинка. Определите массу растворенного цинка, если известно, что растворимость сульфата цинка составляет 52,1 г безводной соли на 100 г воды.
Решение
1.Определим состав смеси газов:
а)М(смеси)=0,3276*29=9,5 г, следовательно, газы: Н2 и SО2
б)Пусть в 1 моле смеси содержится φ моль Н2 и (1-φ) моль SO2, тогда:
2φ+64(1-φ)=9,5, откуда: φ=0,879 =φ Н2, φ SО2=0,121
2. Характеристика протекающих процессов:
а)nисх H2SO4=95,08*1,3*0,3964/98=0,5 моль
б) Zn+H2SO4=H2+ZnSO4 (1)
Zn+2H2SO4= SО2+ ZnSO4+2H2O(2)
в)Пусть nобщ Zn=x, тогда n1 Zn= n1 Н2 , n2 Zn= n2 S О2
n1 Н2 =0,879х, n2 SО2=0,121х, n смеси газов =х моль
г)Состав полученного раствора:
m рра= m исх H2SO4 +m1+2 Zn- m смеси газов =
= 95 ,08*1,3+65х -9,5х=123,6+55,5х
nостH2SO4=nисх H2SO4-n1 H2SO4- n2 H2SO4 =
=0,5-0,879х-0,242х=0,5-1,121х
nобр ZnSO4=х
m(Н2О)= m рра- mостH2SO4-mобр ZnSO4=
=123,6+55,5х-98(0,5-1,121х)-161х=74,6+4,358х
3.Состав раствора после охлаждения:
m рра= 123,6+55,5х-28,7=94,9 +55,5х
n осадка(ZnSO4*7Н2О)=28,7/287=0,1 моль, в т.ч.:0, 1 моль ZnSO4, 0,7 моль Н2О
m ZnSO4 pp=161(х-0,1)
m(Н2О) pp= 74,6+4,358х-0,7*18=62+4,358х г
Согласно условию ,
в 100 г воды растворяется 52, 1 г ZnSO4
в (62+4,358х) -----------------(161х-16,1)г ZnSO4, откуда:
52,1*(62+4,358х)=100*(161х-16,1), откуда х=0,305 моль
m(Zn)=0,305*65=19,825 г
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!
