Задание №34 — Типы расчётных задач
При нагревании образца нитрата серебра часть вещества разложилась. При этом образовался твёрдый остаток массой 88 г. К этому остатку добавили 200 г 20%-ного раствора соляной кислоты. При этом образовался раствор массой 205,3 г с массовой долей соляной кислоты 15,93%. Определите объём смеси газов (в пересчёте на н.у.), выделившихся в результате частичного разложения нитрата серебра.
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. Нитрат серебра при нагревании разлагается до металлического серебра, оксида азота(IV) и кислорода. Твёрдый остаток — смесь серебра и неразложившегося нитрата; с соляной кислотой реагирует только соль, серебро в ней не растворяется.
Уравнения реакций:
1) 2AgNO3 → (t°) 2Ag + 2NO2↑ + O2↑
2) AgNO3 + HCl → AgCl↓ + HNO3
1. Обозначения. Пусть в твёрдом остатке x моль Ag и y моль неразложившегося AgNO3. Тогда
108 г/моль · x + 170 г/моль · y = 88 г
2. Второе уравнение — из закона сохранения массы. К остатку (88 г) добавили 200 г раствора кислоты, всего 288 г. После реакции остались раствор массой 205,3 г и нерастворимая часть — осадок AgCl и не вступившее в реакцию серебро. Значит
m(AgCl) + m(Ag) = 288 г − 205,3 г = 82,7 г
143,5 г/моль · y + 108 г/моль · x = 82,7 г
Вычитая это уравнение из первого, получаем
(170 − 143,5) г/моль · y = 88 г − 82,7 г = 5,3 г → 26,5y = 5,3 → y = 0,2 моль
108 г/моль · x = 88 г − 170 г/моль · 0,2 моль = 88 г − 34 г = 54 г → x = 0,5 моль
Проверка по кислоте: n(HCl) исх. = 200 г · 0,20 / 36,5 г/моль = 1,096 моль; на реакцию с 0,2 моль AgNO3 ушло 0,2 моль, осталось 0,896 моль, то есть 32,7 г; w(HCl) = 32,7 г / 205,3 г = 0,1593 — ровно та массовая доля, что дана в условии.
3. Газы разложения. Серебро в остатке появилось только из разложившегося нитрата, поэтому n(AgNO3, разлож.) = n(Ag) = 0,5 моль. По уравнению 1 на 2 моль соли выделяется 2 моль NO2 и 1 моль O2:
n(NO2) = 0,5 моль; n(O2) = 0,25 моль
n(смеси газов) = 0,5 моль + 0,25 моль = 0,75 моль
V(смеси) = 0,75 моль · 22,4 л/моль = 16,8 л
Проверка: исходная навеска содержала 0,5 моль + 0,2 моль = 0,7 моль AgNO3 (119 г); её масса больше массы остатка (88 г) ровно на массу газов: 0,5 моль · 46 г/моль + 0,25 моль · 32 г/моль = 23 г + 8 г = 31 г, и 119 г − 31 г = 88 г.
Ответ: V(смеси газов) = 16,8 л.
Источник: ФИПИ