Задание №34 — Типы расчётных задач
Для проведения электролиза (на инертных электродах) взяли 340 г 20%-ного раствора нитрата серебра. После того как масса раствора уменьшилась
на 23,2 г, процесс остановили. К образовавшемуся раствору добавили 175,5 г 20%-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 — кислород, в растворе накапливается азотная кислота. Масса раствора уменьшается на массу серебра и кислорода.
Уравнения реакций:
1) 4AgNO3 + 2H2O → (электролиз) 4Ag + O2↑ + 4HNO3
2) AgNO3 + NaCl → AgCl↓ + NaNO3
1. Исходное количество соли.
m(AgNO3) = 340 г · 0,20 = 68 г
n(AgNO3) = 68 г / 170 г/моль = 0,4 моль
2. Что дал электролиз. Пусть выделилось x моль серебра; по уравнению 1 кислорода при этом в 4 раза меньше, то есть 0,25x моль. Убыль массы раствора:
108 г/моль · x + 32 г/моль · 0,25x = 23,2 г
116x = 23,2 → x = 0,2 моль
n(Ag) = 0,2 моль, n(O2) = 0,05 моль, n(HNO3) = n(Ag) = 0,2 моль
Израсходовано 0,2 моль соли из 0,4 моль, значит осталось
n(AgNO3, ост.) = 0,4 моль − 0,2 моль = 0,2 моль
m(р-ра) = 340 г − 23,2 г = 316,8 г
3. Добавление хлорида натрия.
m(NaCl) = 175,5 г · 0,20 = 35,1 г; n(NaCl) = 35,1 г / 58,5 г/моль = 0,6 моль
По уравнению 2 реагенты берутся в отношении 1 : 1. Нитрата серебра 0,2 моль, хлорида натрия 0,6 моль: AgNO3 в недостатке, NaCl в избытке — осаждается всё серебро, избыток соли остаётся в растворе.
n(AgCl) = 0,2 моль; m(AgCl) = 0,2 моль · 143,5 г/моль = 28,7 г
n(NaCl, ост.) = 0,6 моль − 0,2 моль = 0,4 моль; m(NaCl, ост.) = 0,4 моль · 58,5 г/моль = 23,4 г
4. Массовая доля хлорида натрия.
m(р-ра кон.) = 316,8 г + 175,5 г − 28,7 г = 463,6 г
w(NaCl) = 23,4 г / 463,6 г = 0,0505, или 5,05 %
Проверка: по серебру — 0,2 моль осело на катоде и 0,2 моль ушло в осадок AgCl, в сумме 0,4 моль, как и было взято.
Ответ: w(NaCl) ≈ 5,05 %.
Источник: ФИПИ