Здравствуйте, уважаемые читатели!
Как автора, меня радует (поддерживает, мотивирует) налаживающаяся связь с вами в плане консультаций, обмена опытом, т.е., в целом - достаточно плодотворного сотрудничества.
Сегодня будут разобраны две интересные задачи, поступившие от читателей по разным источникам. Первая задача - из личных сообщений в ВК:
Задача 1.
К раствору Fe2(SO4)3 добавили раствор BaI2. Выпавший осадок отфильтровали. После выпаривания раствора и высушивания остатка была получена смесь двух безводных солей железа (2) общей массой 10 г. При растворении этой смеси получили раствор, в котором массовые доли солей оказались равными. Вычислите массу добавленного иодида бария.
Пояснения к задаче: Кажущаяся простота задачи таит в себе ряд нюансов. Я бы выделила 3 требующих внимания аспекта:
1. Вариативность протекания реакции между сульфатом железа (3) и иодидом бария: в зависимости от соотношения между исходными солями могут получаться разные продукты:
Fe2(SO4)3 + BaI2=BaSO4+2FeSO4+I2 (1)
Fe2(SO4)3 + 2BaI2=2BaSO4+ FeSO4+I2+FeI2 (2)
Fe2(SO4)3 + 3BaI2=3BaSO4+ I2+2 FeI2 (3)
Согласно условию, в ходе процесса получена смесь двух безводных солей железа (2), т.е. возможно 3 варианта : протекание реакций 1 и 2 , одной реакции 2 и реакций 2 и 3. Окончательный вывод можно сделать , сопоставив количества безводных солей железа (2)
Раньше такой тип задач встречался только при образования смеси кислых и средних солей (либо комплексных солей и гидроксида амфотерного металла) в растворе.
2. Характеристика полученного раствора гласит, что массовые доли солей железа 2 оказались равными. Поскольку обе соли находятся в одном растворе, то равенство массовых долей свидетельствует о равенстве масс солей, т.е
mFeSO4=mFeI2=10/2= 5 г
3. Рассмотрю 2 варианта решения : первый основан на стехиометрии, второй - на атомистике.
Первый вариант решения
1. Химизм процесса:
Fe2(SO4)3 + BaI2=BaSO4+2FeSO4+I2 (1)
Fe2(SO4)3 + 2BaI2=2BaSO4+ FeSO4+I2+FeI2 (2)
Fe2(SO4)3 + 3BaI2=3BaSO4+ I2+2 FeI2 (3)
2. Найдем n сумм BaI2:
а)Согласно условию m FeSO4=m FeI2=10/2= 5 г
n (FeSO4)=0,0329 моль; n (FeI2)=0,0161 моль;
б)Если бы протекала только реакция 2, то количества солей были бы равны. Поскольку сульфата железа (2), согласно условию, образовалось примерно в 2 раза больше, чем иодида железа (2), то протекают реакции 1 и 2, причем:
n2 (FeSO4)=n2 (FeI2)=0,0161 моль; n2 (BaI2)=2n2 (FeI2)=0,0161*2=0,0322 моль
в)n1 (FeSO4)=n (FeSO4)-n2 (FeSO4)=0,0329-0,0161=0,0168 моль
n1 (BaI2)=0,5n1 (FeSO4)=0,0084 моль
в)nсумм(BaI2)=n1 (BaI2)+n2 (BaI2)=0,0322+0,0084=0,0406 моль
m(BaI2)=0,0406*391=15,875 г.
Ответ: m(BaI2)=15,875 г
Второй вариант решения (через атомистику):
1. Найдем исходное количество сульфат - анионов в сульфате железа (3)
а)n(Fe2+)=n(FeSO4)+n(FeI2)= 0,0329+0,0161=0,049 моль
n(Fe2+)=n(Fe3+)=2nFe2(SO4)3,
откуда nFe2(SO4)3=0,049/2=0,0245 моль
б)nисх(SO42-)=3nFe2(SO4)3=0,0245*3=0,0735 моль
2. Найдем массу добавленного иодида бария:
а)Найдем количество образовавшегося сульфата бария:
nисх(SO42-)=n(FeSO4) +n(BaSO4), откуда
n(BaSO4)=nисх(SO42-)-n(FeSO4)=0,0735-0,0329=0,0406 моль
б)n(BaI2)=n(BaSO4)=0,0406 моль
m(BaI2)=0,0406*391=15,875 г.
В целом - задача простая, но - впервые (по-крайней мере, для меня) на горизонте 34 задачи появилась альтернатива (с точки зрения химизма) задачам на кислые (комплексные) соли.
Задача 2.
Смесь, состоящая из фосфора, кремния, серы и углерода, прокипятили в щелочи. Выделившаяся смесь имела плотность по водороду, равную 7,85. Масса раствора после реакции изменилась на 2,23 г, масса нерастворенного компонента составляет 0,12 г. Мольное соотношение компонентов в смеси составляет 1:6:2:1. Вычислить массовые доли компонентов смеси.
Условие задачи 2 представляет собой скорректированную мною по сравнению с первоисточником задачу "на 4 компонента". Первоисточник условия опубликован в комментариях к соответствующей статье https://dzen.ru/media/id/5d2de3c4bc228f00aec36bc0/ege-2023-zadachi-na-smesi-iz-4-komponentov-640df7c48c6f9346cfd2e15d и содержит в себе очень интересный, на мой взгляд, момент неопределенности, а именно: При указанном соотношении компонентов в смеси, не указано, к какому компоненту какое число относится. Итак:
Решение.
1. Характеристика процесса растворения смеси в щелочи:
а)4P+3NaOH+3H2O=PH3+3NaH2PO2(1)
Si+2NaOH+H2O=2H2+Na2SiO3 (2)
3S+6NaOH=2Na2S+Na2SO3+3H2O (3)
Нерастворенным компонентом является углерод, n(C)=0,12/12=0,01 моль.
б) Найдем количественный состав газовой смеси (PH3 и H2):
М смеси= 7,85 *2=15, 7 г
Пусть в 1 моле смеси содержится х моль Н2 и (1-х) моль РН3, тогда:
2х+34(1-х)=15,7, откуда х =0,57 моль
Т.о., мольная доля Н2 в смеси = 0,57, мольная доля РН3 = 0,43.
в)пусть n2(Si)=x моль, тогда n2(Н2)=2x моль,
пусть n1(Р)=у моль, тогда n1(PH3)=0,25у моль,
n1(PH3)/n2(Н2)=0,43/0,57 , т.е.
0,25у/2x=0,43/0,57, откуда у=6 х (1), т.о. n (Р)= 6n (Si)
2. Найдем состав исходной смеси.
а)Согласно условию мольное соотношение между компонентами 1:6:2:1
n (Р):n (Si)=6:1, n(C)= 0,01 моль,
Возможны 2 варианта состава смеси :
n (Р):n (Si):n(C):n(S)=6:1:2:1, откуда
n (Р)=0,03 моль; n (Si)=0,005 моль, n(S)=0,005 моль,
б) выразим изменение массы раствора:
2,23= n (Р)*31+n (Si)*28+n(S)*32-(2n (Si)*2+0,25*n (Р)*34)
или:
2,23= 0,955 - неверно
Второй вариант состава смеси:
n (Р):n (Si):n(C):n(S)=6:1:1:2, откуда
n (Р)=0,06 моль; n (Si)=0,01 моль, n(S)=0,02 моль,
выразим изменение массы раствора:
2,23= n (Р)*31+n (Si)*28+n(S)*32-(2n (Si)*2+0,25*n (Р)*34)
или:2,23=2,23- верно.
т. о, n (Р)=0,06 моль; n (Si)=0,01 моль, n(S)=0,02 моль, n(C)= 0,01 моль.
в) m смеси= 31*0,06+28*0,01+32*0,02+12*0,01=2,9 г
W(P)=64%, W(Si)=9,7%,W(S)=22%,W(С)=4,3%.
Заранее благодарна за конструктивные замечания.
Возможно кого-то заинтересует следующая информация: 26 марта провожу вебинар по инфографике для повторения органики (ей были посвящены 2 предыдущих статьи). Все участники вебинара получат комплект из 11 схем + подборку орг.цепочек-2023 (100 цепочек). зарегистрироваться на вебинар можно по ссылке:
Всего доброго!
