Задание №34 — Типы расчётных задач
Для проведения электролиза (на инертных электродах) взяли 340 г 20%-ного раствора нитрата серебра. После того как на аноде выделилось 1,12 л (н.у.) газа, процесс остановили. Из полученного раствора отобрали порцию массой 79,44 г. Вычислите массу 10%-ного раствора хлорида натрия, необходимого для полного осаждения ионов серебра из отобранной порции раствора.
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. Уравнения реакций:
4AgNO3 + 2H2O → (электролиз) 4Ag + O2↑ + 4HNO3
AgNO3 + NaCl → AgCl↓ + NaNO3
Электролиз. m(AgNO3) = 340 г · 0,20 = 68 г, n = 68 г / 170 г/моль = 0,4 моль.
На аноде окисляется вода: n(O2) = 1,12 л / 22,4 л/моль = 0,05 моль. По уравнению на 1 моль O2 выделяется 4 моль Ag:
n(Ag) = 4 · 0,05 моль = 0,2 моль, то есть израсходовано 0,2 моль AgNO3.
Так как 0,2 моль < 0,4 моль, серебро в растворе ещё осталось:
n(AgNO3, осталось) = 0,4 моль − 0,2 моль = 0,2 моль, m = 0,2 моль · 170 г/моль = 34 г.
Масса раствора после электролиза. Из него уходят серебро (на катод) и кислород (газ):
m(Ag) = 0,2 моль · 108 г/моль = 21,6 г, m(O2) = 0,05 моль · 32 г/моль = 1,6 г,
m(р-ра) = 340 г − 21,6 г − 1,6 г = 316,8 г.
ω(AgNO3) = 34 г / 316,8 г = 0,1073.
Отобранная порция. Раствор однороден, поэтому его порция содержит ту же массовую долю соли:
m(AgNO3 в порции) = 79,44 г · 0,1073 = 8,53 г, n = 8,53 г / 170 г/моль = 0,0502 моль.
Осаждение хлоридом натрия. По второму уравнению для полного осаждения ионов серебра нужно столько же моль NaCl:
n(NaCl) = 0,0502 моль, m(NaCl) = 0,0502 моль · 58,5 г/моль = 2,93 г,
m(р-ра NaCl) = 2,93 г / 0,10 = 29,3 г.
Проверка: порция составляет 79,44 г / 316,8 г = 0,251 от всего раствора, а 0,251 · 0,2 моль = 0,0502 моль AgNO3 — тот же результат.
Ответ: m(10 %-ного раствора NaCl) ≈ 29,3 г.
Источник: ФИПИ