6233 подписчика

Задачи на растворимость из сб. И.Ю.Белавина (часть 5)

6 июля 20226 июл 2022

217

4 мин

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)