Здравствуйте, уважаемые читатели!
Продолжаю решение задач из сб. И.Ю.Белавина. Сегодня будут разобраны 3 задачи из раздела "3.2.7. Три разных вещества реагируют с равными количествами одинаковых растворов".
Решение этих задач опирается на следующие моменты:
- равные массовые доли разных веществ в растворах одинаковой массы (или одном растворе) - синоним равенства масс этих веществ
- при равных массах компоненты отличаются количествами веществ: максимальное кол-во вещества - у компонента с меньшей молярной массой, среднее кол-во вещества - у компонента со средней молярной массой,минимальное кол-во вещества - у компонента с максимальной молярной массой.
- так как все соли реагируют с одинаковым количеством второго реагента, то имеем три случая протекания реакции:
а) количества моль реагентов соответствуют стехиометрии реакции (это - случай с солью, прореагировавшей полностью, и имеющей среднее значение молярной массы)
б) соль взята в избытке (соль с меньшей молярной массой)
в) соль взята в недостатке (соль с большей молярной массой)
- количество полностью прореагировавшего компонента определяют по количеству выделившегося газа (осадка), остальные расчеты - согласно стехиометрии реакций.
Итак, задача 1 (в сборнике - № 402)
402. В три сосуда, один из которых содержал 100 г раствора гидрокарбоната калия, другой 100 г раствора гидрокарбоната рубидия, а третий 100 г раствора гидрокарбоната натрия с одинаковыми массовыми долями соли, добавили по одинаковому объему раствора соляной кислоты с массовой долей хлороводорода 20%. Из двух сосудов выделилось по 3,36 л газа, а из одного из сосудов меньше. Определите массовые доли веществ в каждом из сосудов после окончания реакций, если известно, что гидрокарбонат калия прореагировал полностью.
Решение.
1. Выразим количества веществ реагентов:
a)Пусть массы исходных солей= m г,
n (KHCO3)=m/100 =0,01m моль
n (RbHCO3)=m/147 =0,0068 m моль
n (NaHCO3)=m/84 =0,0119 m моль
б)Пусть масса исходного рра HCl = x г, тогда
n (HCl)=0,2х/36,5 =0,00548 х моль
2. Характеристика процессов взаимодействия растворов солей с кислотой:
а)KHCO3 +HCl=KCl+СО2 +Н2О (1)
RbHCO3+HCl=RbCl+СО2 +Н2О (2)
NaHCO3+HCl=NaCl+СО2 +Н2О (3)
б)Согласно условию ni (CO2)=nj (CO2)=0,15 моль= n в-ва , прореагировавшего полностью. Согласно условию KHCO3 прореагировал полностью, т.е. 0,01m=0,15, откуда m=15 г. Тогда n1 (KHCO3)= 0,15 моль, n2 (RbHCO3)=15/147=0,102 моль, n3 (NaHCO3)=15/84=0,179 моль.
в)т.к. n (HCl)д.б.не меньше 0,15 моль, nj (МеНСО3)также д.б не меньше 0,15 моль, этому условию удовлетворяет NaHCO3: n3 (NaHCO3)= 0,179 моль.
Очевидно, в реакции 3 NaHCO3 - в избытке, HCl- в недостатке.
n3 (HCl)=0,15 моль, откуда m рра HCl=0,15/0,00548=27,372 г
в)n1 (СО2)=0,15 моль, n2 (СО2)=n2 (RbHCO3)=0,102 моль,n3 (СО2)=0,15 моль
3. Характеристика полученных растворов:
а) рр, полученный по реакции 1:
m рра= 100+27,372-0,15*44=120,772 г
n1 (KCl)=0,15 моль, W(KCl)=100*0,15*74,5/120,772=9,25%
б) рр, полученный по реакции 2:
m рра= 100+27,372-0,102*44=122,884 г
n2 (RbCl)=0,102 моль, nост (НCl)=0,15-0,102=0,048 моль,
W(RbCl)=100*0,102*121,5/122,884=10,09%
W(НCl)=100*0,048*36,5/122,884=1,43%
в) рр, полученный по реакции 3:
m рра= 100+27,372-0,15*44=120,772 г
n3 (NaCl)=0,15 моль, nост (NaHCO3)=0,179-0,15=0,029 моль,
W(NaCl)=100*0,15*58,5/120,772=7,27%
W(NaHCO3)=100*0,029*84/120,772=2,017%
Задача 2 (в сборнике - №406)
406. К трем образцам муравьиной, уксусной и масляной кислот равной массы прибавили по равному объему раствора гидрокарбоната калия с концентрацией соли 2,5 моль/л и плотностью 1,04 г/мл, в результате чего в двух случаях при н.у. выделилось по 896 мл газа, а в одном объем выделившегося газа был меньше. Определите массовые доли веществ в полученных растворах, если известно, что уксусная кислота прореагировала полностью.
Решение.
1. Выразим количества веществ реагентов:
a)Пусть массы исходных кислот= m г,
n (НСООН)=m/46 =0,02174 m моль
n (СН3СООН)=m/60 =0,0167 m моль
n (С3Н7СООН)=m/88 =0,01136 m моль
б)ПустьV исходного рра КНСО3 = x л, тогда
n (КНСО3)=2,5 х моль
2. Характеристика процессов взаимодействия кислот с солью:
а)KHCO3 +НСООН=НСООК+СО2 +Н2О (1)
KHCO3 +СН3СООН=СН3СООК+СО2 +Н2О (2)
KHCO3 +С3Н7СООН=С3Н7СООК+СО2 +Н2О (3)
б)Согласно условию ni (CO2)=nj (CO2)=0,04 моль= n в-ва , прореагировавшего полностью. Согласно условию СН3СООН прореагировал полностью, т.е. 0,0167m=0,04, откуда m=2,4 г. Тогда n1 (НСООН)= 0,052 моль, n2 (СН3СООН)= 0,04 моль, n3 (С3Н7СООН)=2,4/84=0,0273 моль.
в)т.к. n (KHCO3)д.б.не меньше 0,04 моль, nj (RCOOH)также д.б не меньше 0,04 моль, этому условию удовлетворяет НСООН: n1 (НСООН)= 0,052 моль.
Очевидно, в реакции 1 НСООН - в избытке, KHCO3- в недостатке.
n1 (KHCO3)=0,04 моль, откуда V рра KHCO3=0,04/2,5=0,016 л=16 мл
m рра KHCO3=16*1,04=16,64 г
в)n1 (СО2)=0,04 моль, n2 (СО2)= 0,04 моль,n3 (СО2)=0,0273 моль
3. Характеристика полученных растворов:
а) рр, полученный по реакции 1:
m рра= 2,4+16,64-0,04*44=17,28 г
n1 (НСООК)=0,04 моль, nост (НСООН)=0,052-0,04=0,012 моль
W(НСООК)=100*0,04*84/17,28=19,44%
W(НСООН)=100*0,012*46/17,28=3,19%
б) рр, полученный по реакции 2:
m рра= 2,4+16,64-0,04*44=17,28 г
n2 (СН3СООК)=0,04 моль
W(СН3СООК)=100*0,04*98/17,28=22,7%
в) рр, полученный по реакции 3:
m рра= 2,4+16,64-0,0273*44=17,839 г
n3 (С3Н7СООК)=0,0273 моль, nост (КHCO3)=0,04-0,0273=0,0127 моль,
W(С3Н7СООК)=100*0,0273*126/17,839=19,28%
W(КHCO3)=100*0,0127*100/17,839=7,12%
Задача 3 (в сборнике - № 408)
408. В три сосуда поместили по 50 г растворов, в каждом из которых содержалась одна из трех следующих солей: сульфат лития, сульфат магния и сульфат алюминия, причем массовые доли их были одинаковы. В каждый из сосудов прибавили по одинаковому объему раствора хлорида бария с массовой долей соли 10 %, в результате чего из двух растворов выпало по 4,66 г осадка, а из одного из трех масса осадка была меньше. Определите массовые доли веществ в оставшихся растворах, если известно, что сульфат алюминия прореагировал полностью.
Решение.
1. Выразим количества веществ реагентов:
a)Пусть массы исходных сульфатов= m г,
n (Li2SO4)=m/110 =0,0091 m моль
n (MgSO4)=m/120 =0,0083 m моль
n (Al2(SO4)3)=m/342 =0,00292 m моль
б)Пусть m исходного рра BaCl2 = x г, тогда
n (BaCl2)=0,1 х/208 = 0,00048х моль
2. Характеристика процессов взаимодействия солей:
а)Li2SO4 +BaCl2=BaSO4+2LiCl (1)
MgSO4 +BaCl2=BaSO4+MgCl2 (2)
Al2(SO4)3+3BaCl2=3BaSO4+2AlCl3 (3)
б)Согласно условию ni (BaSO4)=nj (BaSO4)=0,02 моль= n в-ва , прореагировавшего полностью. Согласно условию Al2(SO4)3 прореагировал полностью, т.е.
0,00292 m*3=0,02, откуда m=2,283 г. Тогда n1 (Li2SO4)= 0,0208 моль,
n2 (MgSO4)= 0,019 моль, n3 (Al2(SO4)3)= 0,0067 моль.
в)т.к. n1,2 (BaCl2)д.б.не меньше 0,02 моль, nj (MeSO4)также д.б не меньше 0,02 моль, этому условию удовлетворяет Li2SO4: n1 (Li2SO4)= 0,0208 моль.
Очевидно, в реакции 1 Li2SO4 - в избытке, BaCl2- в недостатке.
n1 (BaCl2)=0,02 моль, откуда m исходного рра BaCl2= 0,02/0,00048=41,67 г
в)n1 (BaSO4)=0,02 моль, n2 (BaSO4)= 0,019 моль,n3 (BaSO4)=0,02 моль
3. Характеристика полученных растворов:
а) рр, полученный по реакции 1:
m рра= 50+41,67-4,66=87,01 г
n1 (LiCl)=0,04 моль, nост (Li2SO4)=0,0208-0,02=0,0008 моль
W(LiCl)=100*0,04*42,5/87,01=1,95%
W(Li2SO4)=100*0,0008*110/87,01=0,1%
б) рр, полученный по реакции 2:
m рра= 50+41,67-0,019*233=87,243 г
n2 (MgCl2)=0,019 моль
nост (ВаCl2)=0,001 моль
W(MgCl2)=100*0,019*95/87,243=2,07%
W(ВаCl2)=100*0,001*208/87,243=0,238%
в) рр, полученный по реакции 3:
m рра= 50+41,67-4,66=87,01 г
n3 (AlCl3)=2n3 (Al2(SO4)3)= 0,0134 моль,
W(AlCl3)=100*0,0134*133,5/87,01=2,056%
Заранее благодарна за конструктивные замечания.
Продолжаю набор школьников для подготовки к ОГЭ и ЕГЭ по химии (инд. занятия, группы). Подробности - https://vk.com/id363684368
Всего доброго!
