Задание №34 — Типы расчётных задач
Для проведения электролиза (на инертных электродах) взяли 170 г 40%-ного раствора нитрата серебра. После того как на аноде выделилось 1,12 л (н.у.) газа, процесс остановили. К образовавшемуся в процессе электролиза раствору добавили 175,5 г 10%-ного раствора хлорида натрия. Определите массовую долю хлорида натрия в полученном растворе.
В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи,
и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).
Проверка решения с помощью ИИ доступна авторизованным пользователям
Решение. При электролизе раствора нитрата серебра на инертных электродах на катоде выделяется серебро, на аноде окисляется вода с выделением кислорода, а в растворе накапливается азотная кислота.
Уравнения реакций:
1) 4AgNO3 + 2H2O → (электролиз) 4Ag + O2↑ + 4HNO3
2) AgNO3 + NaCl → AgCl↓ + NaNO3
1. Исходные количества веществ.
m(AgNO3) = 170 г · 0,40 = 68 г
n(AgNO3) = 68 г / 170 г/моль = 0,4 моль
n(O2) = 1,12 л / 22,4 л/моль = 0,05 моль
2. Что дал электролиз. По уравнению 1 на 1 моль O2 приходится 4 моль серебра и 4 моль азотной кислоты:
n(Ag) = 4 · 0,05 моль = 0,2 моль, n(HNO3) = 0,2 моль
израсходовано 0,2 моль AgNO3 — это меньше 0,4 моль, значит соль осталась:
n(AgNO3, ост.) = 0,4 моль − 0,2 моль = 0,2 моль
m(р-ра) = 170 г − 0,2 моль · 108 г/моль − 0,05 моль · 32 г/моль = 170 г − 21,6 г − 1,6 г = 146,8 г
3. Добавление хлорида натрия.
m(NaCl) = 175,5 г · 0,10 = 17,55 г
n(NaCl) = 17,55 г / 58,5 г/моль = 0,3 моль
По уравнению 2 вещества реагируют в отношении 1 : 1. Нитрата серебра 0,2 моль, хлорида натрия 0,3 моль, значит AgNO3 в недостатке, а NaCl в избытке: осаждается всё серебро, а часть соли остаётся в растворе. Азотная кислота с хлоридом натрия в растворе не взаимодействует.
n(AgCl) = n(AgNO3, ост.) = 0,2 моль; m(AgCl) = 0,2 моль · 143,5 г/моль = 28,7 г
n(NaCl, ост.) = 0,3 моль − 0,2 моль = 0,1 моль; m(NaCl, ост.) = 0,1 моль · 58,5 г/моль = 5,85 г
4. Массовая доля хлорида натрия. Масса раствора уменьшается на массу выпавшего осадка:
m(р-ра кон.) = 146,8 г + 175,5 г − 28,7 г = 293,6 г
w(NaCl) = 5,85 г / 293,6 г = 0,0199, или 1,99 %
Проверка: по хлору — было 0,3 моль Cl, из них 0,2 моль ушло в осадок AgCl и 0,1 моль осталось в растворе в виде NaCl; баланс сходится.
Ответ: w(NaCl) ≈ 1,99 %.
Источник: ФИПИ