6232 подписчика

Задачи на растворимость из сб. И.Ю.Белавина (часть 6)

8 июля 20228 июл 2022

208

5 мин

Здравствуйте, уважаемые читатели!

Очередная серия задач на растворимость включает задачи, решаемые по уже рассматриваемым ранее алгоритмам. Особенностями задачи № 350 являются: идентификация компонентов газовой смеси по ее плотности, нахождение массы компонентов осадка по их растворимости, определение общих количеств одноименных ионов в растворе. Специфика второй задачи (№ 351) -несоответствие между составом осадка (кристаллогидрат) и данными по растворимости, относящимися к безводной соли.

За рамки обычно принятых взглядов выходит, на мой взгляд, только задача № 352. В ней мы встречаемся с тем, что в осадок выпадает вещество, традиционно (в рамках школьной программы) никогда не рассматриваемое в качестве малорастворимого - нитрат бария. Причина - пересыщенность полученного раствора относительно нитрата бария.

Общим для всех задач являются: нахождение массы воды в полученной смеси и с помощью этих данных , а также исходя из данных по растворимости, распределение компонентов между осадком и раствором.

Итак: задача 1 (в сборнике -№ 350)

350. Через 141 мл раствора хлорида натрия с массовой долей соли 26% и плотностью 1,197 г/мл пропустили 40,32 л смеси аммиака и оксида углерода (IV) с плотностью, равной плотности кислорода, в результате чего из раствора выпало некоторое количество осадка, и остался раствор с плотностью 1,15 г/мл. Определите массу осадка и молярные концентрации ионов, присутствующих в конечном растворе, если известно, что растворимости карбоната аммония, гидрокарбоната аммония, хлорида аммония и гидрокарбоната натрия в этих условиях составляют 100, 21,6, 27 и 9,9 г на 100 г воды соответственно. (Процессами гидролиза и процессом диссоциации гидрокарбонат–иона пренебречь).

Решение.

1. Характеристика исх компонентов:

а) смесь газов:

М смеси= 32 г/моль. Пусть в 1 моле смеси содержится φ моль NH3 и (1-φ) моль СО2, тогда:

17φ+44(1-φ)=32, откуда φ(NH3)=12/27, φ(СО2)=15/27.

n(смеси)=40,32/22,4=1,8 моль, тогда n(NH3)=0,8 моль, n(CO2)= 1 моль.

б) рр NaCl:

m рра=141*1,197=168,777 г,m(NaCl)=168,77*0,26=43,882 г,n NaCl= 0,75 моль,

m(Н2О)=168,777-43,882=124,895 г

2. Химизм процессов:

а)NaCl+ NH3+СО2+Н2О=NaHCO3 +NH4Cl (1)(аммиачно-хлоридный способ получения соды)

n(NH3)=0,8 моль, n(CO2)=1 моль , n NaCl= 0,75 моль (недостаток)

n1(NaHCO3)=n1(NH4Cl)=n1(Н2О )=0,75 моль

nост(NH3)=0,05 моль, nост(СО2)=0,25 моль

б)Т.к. NH3 и CO2 в избытке,

возможно протекание реакции 2:

NH3+CO2+H2O=NH4HCO3 (2)

n2(NH3) =n2(NH4HCO3)=n2(H2O)=0,05 моль, nнепрореаг( CO2)=0,2 моль.

в) состав полученной смеси:

m1(NaHCO3)=0,75*84=63г, m1(NH4Cl)=0,75*53,5=40,125 г,

m2(NH4HCO3)=0,05*79=3,95 г,

m Н2О=124,895-m1(H2O)-m2(H2O)=124,895-0,75*18-0,05*18=110,495 г

3.Найдем массу осадка::

а) в 100 г Н2О растворяется 21,6 г NH4HCO3

в 110,495 г Н2О --------------х г NH4HCO3, х =23,87 г,

m NH4HCO3 факт =3,95 г, рр ненасыщен относительно NH4HCO3

б) в 100 г Н2О растворяется 27 г NH4Cl

в 110,495 г Н2О --------------х г NH4Cl, х =29,834 г,

m NH4Cl факт =40,125 г, рр пересыщен относительно NH4Cl,

m осадка NH4Cl= 40,125-29,834=10,291 г

в) в 100 г Н2О растворяется 9,9 г NaHCO3

в 110,495 г Н2О --------------х г NaHCO3, х =10,939 г,

m NaHCO3 факт =63 г, рр пересыщен относительно NaHCO3,

m осадка NaHCO3= 63-10,939=52,061 г

г)m осадка(NaHCO3+NH4Cl)=62,352 г

4.Найдем состав конечного рра:

а)m рра=m1(NaHCO3)+m1(NH4Cl)+m2(NH4HCO3)+m Н2О-m осадка(NaHCO3+NH4Cl)=63+40,125+3,95+110,495-62,352=155,218 г

V рра=155,218/1,15=134,97 мл=0,13497 л

б) n(NH4+)=n (NH4Cl) рр+n2(NH4HCO3)= 29,834/53,5+0,05=0,6076 моль

n(Nа+)=n (NаHCO3) рр = 10,939/84 =0,13 моль

n(HCO3-)=n (NаHCO3) рр+ n2(NH4HCO3)= 0,13+0,05=018 моль

n(Cl-)=n (NH4Cl) рр= 0,5576 моль

в) С(NH4+)=0,6076/0,13497=4,5 моль/л

С(Nа+)=0,13/0,13497=0,963моль/л

С(HCO3-)=0,18/0,13497=1,333моль/л

С(Cl-)=0,5576/0,13497=4,131моль/л

Задача 2 (в сборнике - № 351)

351.352 мл раствора хлорида кальция с массовой долей соли 6% и плотностью 1,051 г/мл смешали с 251 мл раствора сульфата натрия с массовой долей соли 8% и плотностью 1,06 г/мл, в результате чего из раствора выпало некоторое количество гипса. Определите массу осадка, если коэффициент растворимости сульфата кальция в данных условиях равен 2,5 г/л(Н2О).

1. Характеристика полученной смеси

а) CaCl2 +Na2SO4=CaSO4+2NaCl (1)

CaSO4 +2 H2O= CaSO4*2 H2O↓ (2)

б)n CaCl2=352*0,06*1,051/111=0,2 моль

n Na2SO4=251*0,08*1,06/142=0,15 моль (недостаток)

б)после реакции:

n CaSO4=0,15 моль, n CaCl2(ост)=0,05 моль, n NaCl=0,3 моль

mреакц.смеси=352*1,051+251*1,06=636 г

mН2О= 352*1,051*0,94+251*1,06*0,92=592,53 г

2. Найдем массу осадка:

a)Пусть n CaSO4*2 H2O↓=х моль, тогда:

m CaSO4 рр=136*(0,15-х) г,

m(Н2О в рре)= 592,53-18*2х=592,53-36х

б) в 1000 г воды растворяется 2,5 г CaSO4

в (592,53-36х) г воды -------------(136*(0,15-х)г CaSO4

2,5*(592,53-36х)=1000*136(0,15-х)), откуда х=0,14 моль

m(CaSO4*2 H2O)=0,14*172 =23,9 г

Задача 3 (в сборнике № 352)

352. 589,3 мл раствора хлорида бария с массовой долей соли 0,25 и плотностью 1,2 г/мл смешали с 354 мл раствора нитрата аммония с массовой долей 0,3 и плотностью 1,13 г/мл, в результате чего из раствора выпало некоторое количество нитрата бария. Определите молярную концентрацию ионов бария в конечном растворе, если его плотность равна 1,1 г/мл, а коэффициент растворимости нитрата бария в этих условиях равен 90,5 г/л(Н2О).

Решение.

1. Характеристика полученной смеси :

а)n исх BaCl2= 589,3*0,25*1,2/208=0,85 моль

n исх NH4NO3= 354*0,3*1,13/80=1,5 моль

m смеси= 589,3*1,2+354 *1,13=1107,18 г

m Н2О= 1107,18-0,85*208-80*1,5= 810,38 г

б)BaCl2+2NH4NO3=Ba(NO3)2+2NH4Cl (1)

BaCl2 - в избытке

n 1 Ba(NO3)2=0,75 моль, m 1 Ba(NO3)2=0,75*261=195,75 г

n изб BaCl2=0,85-0,75=0,1 моль

2. Найдем массу осадка Ba(NO3)2:

а)в 1000 г Н2О растворяется 90,5 г Ba(NO3)2