Здравствуйте, уважаемые читатели!
Задачи, разобранные в этой статье, отличаются от предыдущих, преимущественно, химизмом. В 347 задаче "обыгрывается" низкая растворимость бертолетовой соли при комнатной температуре, в 348 и 349 - рассматривается практически не упоминаемый в школьной химии аммиачно-хлоридный способ получения соды. Помимо этого, в 348 и 349 - ведутся типовые расчеты по определению состава газовой смеси на основании ее плотности. Для 349 задачи хотелось бы отметить еще то, что, в отличие от предыдущих рассмотренных задач, в 349необходимо найти молярные концентрации ионов в конечном растворе. В остальном - прослеживается типовой алгоритм распределения продукта реакции между осадком и насыщенным раствором, который применялся в ранее разобранных задачах .
Итак, задача 1 (в сборнике - 347)
347. Через 30 мл раствора гидроксида калия с массовой долей щелочи 0,4 и плотностью 1,4 г/мл пропустили при нагревании 2,688 л хлора (н.у.). Полученный раствор охладили до 20оС, после чего выпало некоторое количество осадка. Определите массы веществ, выпавших в осадок и молярные концентрации веществ в оставшемся растворе, если известно, что его плотность равна 1,2 г/мл, а растворимости образовавшихся солей в данных условиях составляют 34,2 и 7,3 г на 100 г воды в порядке возрастания молярной массы соответственно.
Решение.
1.Определим состав раствора перед охлаждением:
а)6KOH+3Cl2=5KCl+KClO3+3H2O(1)
n(KOH)=30*0,4*1,4/56=0,3 моль (избыток)
n(Cl2)=0,12 моль(недостаток)
б)состав рра после окончания реакции:
m рра=30*1,4+0,12*71=50,52 г
n(KCl)=5/3 n(Cl2)=0,2 моль
n(KClO3)=1/3 n(Cl2)=0,04 моль
nост(KOH)=0,3-2 n(Cl2)=0,06 моль
m(Н2О)= 50,52-0,2*74,5-0,04*122,5-0,06*56=27,36 г
2.Характеристики смеси после охлаждения:
а)найдем распределение KCl между осадком и раствором:
в 100 г воды растворяется 34,2 г KCl
в 27,36 воды растворяется х г KCl, откуда
m KCLpp=34,2*27,36/100=9,36г, m осадка KCL=0,2*74,5-9,36=5,54 г
б)найдем распределение KClО3 между осадком и раствором:
в 100 г воды растворяется 7,3 г KClО3
в 27,36 воды растворяется х г KClО3, откуда
mKCLО3pp=7,3*27,36/100=2,00г, м осадка KCLО3=0,04*122,5-2=2,9 г
m рра получ= 50,52-(5,54+2,9)=42,08г
V рра=42,08/1,2= 35,07 мл=0,03507 л
С ост KCl=(9,36/74,5)/0,03507=3,58 моль/л
С ост KClО3=(2/122,5)/0,03507=0,466 моль/л
С ост KОН= 0,06 /0,03507=1,71 моль/л
Задача 2 (в сборнике- 348)
348. В 200 мл насыщенного раствора хлорида натрия с плотностью 1,2 г/мл пропустили 15,68 л смеси аммиака и оксида углерода (IV) с плотностью по водороду 15,25. Определите массу выпавшего при этом гидрокарбоната натрия и массовые доли веществ в оставшемся растворе, если известно, что в данных условиях коэффициенты растворимости хлорида натрия и гидрокарбоната натрия равны 358 и 99 г/л(Н2О) соответственно.
Решение.
1. Характеристика исх компонентов:
а) смесь газов:
М смеси=15,25*2=30,5 г/моль. Пусть в 1 моле смеси содержится φ моль NH3 и (1-φ) моль СО2, тогда:
17φ+44(1-φ)=30,5, откуда φ(NH3)=φ(СО2)=0,5.
n(смеси)=15,68/22,4=0,7 моль, тогда n(NH3)=n(CO2)=0,5*0,7=0,35 моль.
б) Насыщ рр NaCl:
m рра= 240 г, m(NaCl)=240*35,8/135,8=63,27 г, n NaCl= 1,082 моль,
m(Н2О)=240-63,27=176,73 г
2. Химизм процессов:
а)NaCl+ NH3+СО2+Н2О=NaHCO3 +NH4Cl (1)(аммиачно-хлоридный способ получения соды)
n(NH3)=n(CO2)=0,35 моль(недстаток), n NaCl= 1,082 моль (избыток)
б)n NaHCO3= n NH4Cl=0,35 моль, nост NaCl =1,082-0,35=0,732 моль
m(Н2О)= 176,73 г-0,35*18=170,43 г
3.Характеристика конечной смеси:
а)m (NaHCO3)насыщ.pp=99г/л Н2О*0,17043(лН2О)=16,9 г (cогласно растворимости)
mосадка(NaHCO3)=0,35*84-16,9=12,5 г
б)m (NaCl)насыщ.рр=358*0,17043=61,1 г
mфакт(NaCl)=0,732*58,5 =42,822 г (раствор относительно NaCl ненасыщенный)
в) m конечн. ра= 200*1,2+0,7*30,5-12,5=248,85 г
m (NaCl)рр=42,822 г,m (NaHCO3) pp=16,9 г,
m NH4Cl=0,35*53,5= 18,725 г
W(NaCl)=42,822*100/248,825=17,2%
W(NaHCO3)=16,9*100/248,825=6,79%
W(NH4Cl)=18,725*100/248,825=7,53%
Задача 3 (в сборнике -349)
349. В 78 мл раствора хлорида натрия с массовой долей соли 25% и плотностью 1,2 г/мл пропустили 13,44 л смеси аммиака и оксида углерода (IV) с плотностью 1,362 г/л (н.у.), в результате чего из раствора выпало некоторое количество гидрокарбоната натрия, и остался раствор с плотностью 1.15 г/мл. Определите молярные концентрации ионов, присутствующих в конечном растворе, если известно, что растворимость гидрокарбоната натрия в этих условиях составляет 9,9 г на 100 г воды. (Процессами гидролиза и процессом диссоциации гидрокарбонат–иона пренебречь).
Решение.
1. Характеристика исх компонентов:
а) смесь газов:
М смеси=1,362*22,4=30,5 г/моль. Пусть в 1 моле смеси содержится φ моль NH3 и (1-φ) моль СО2, тогда:
17φ+44(1-φ)=30,5, откуда φ(NH3)=φ(СО2)=0,5.
n(смеси)=13,44/22,4=0,6 моль, тогда n(NH3)=n(CO2)=0,5*0,6=0,3 моль.
б) рр NaCl:
m рра= 78*1,2=93,6 г, m(NaCl)=93,6*0,25 =23,4 г, n NaCl= 0,4 моль,
m(Н2О)=93,6-23,4=70,2 г
2. Химизм процессов:
а)NaCl+ NH3+СО2+Н2О=NaHCO3 +NH4Cl (1)
n(NH3)=n(CO2)=0,3 моль(недостаток), n NaCl= 0,4 моль (избыток)
б)Состав полученного рра:
n NaHCO3= n NH4Cl=0,3 моль, nост NaCl =0,4-0,3 =0,1 моль
m(Н2О)= 70,2 г-0,3 *18=64,8 г
3.Характеристика конечного рра:
а)Найдем объем раствора:
m (NaHCO3)насыщ.pp=9,9 *0,648=6,4152 г (cогласно растворимости),
n (NaHCO3) pp=6,4152/84=0.0764 моль
mосадка(NaHCO3)=0,3 *84-6,4152=18,7848 г
m рра= 93,6+0,6*30,5-18,7848=93,1152 г
V рра=93,1152/1,15=80,97 мл=0,08097 л
б)найдем количества ионов:
n Na+ = nост NaCl+n (NaHCO3) pp=0,1+0.0764=0,1764 моль
n NH4+=n NH4Cl=0,3 моль,
n HCO3- = n (NaHCO3) pp= 0.0764=0,0764 моль
n Cl- =nост NaCl+n NH4Cl=0,1+0,3 =0,4 моль,
в) Найдем молярные концентрации ионов:
W(Na+)=0,1764/0,08097=2,1786 моль/л
W(NH4+)=0,3/0,08097=3,705 моль/л
W(HCO3-)=0,0764/0,08097=0,9436 моль/л
W(Cl-)= 0,4/0,08097=4,94 моль/л
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!