Задание №34 — Типы расчётных задач
При нагревании образца нитрата серебра часть вещества разложилась. При этом выделилось 6,72 л (в пересчёте на н.у.) смеси газов. Масса твёрдого остатка составила 25 г. К этому остатку последовательно добавили 50 мл воды и 18,25 г 20%-ного раствора соляной кислоты. Определите массовую долю соляной кислоты 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. Нитрат серебра разлагается до металлического серебра, поэтому твёрдый остаток — смесь серебра и не разложившегося нитрата серебра. Выделяющаяся смесь газов — NO2 и O2.
Уравнения реакций:
2AgNO3 → (t°) 2Ag + 2NO2↑ + O2↑
AgNO3 + HCl → AgCl↓ + HNO3
Количество разложившейся соли. На 1 моль разложившегося AgNO3 приходится 1 моль NO2 и 0,5 моль O2, то есть 1,5 моль газов.
n(газов) = 6,72 л / 22,4 л/моль = 0,3 моль;
n(AgNO3 разлож.) = 0,3 моль / 1,5 = 0,2 моль.
Состав твёрдого остатка.
n(Ag) = 0,2 моль; m(Ag) = 0,2 моль · 108 г/моль = 21,6 г;
m(AgNO3 ост.) = 25 г − 21,6 г = 3,4 г; n(AgNO3 ост.) = 3,4 г / 170 г/моль = 0,02 моль.
Действие воды и кислоты. Вода растворяет нитрат серебра; серебро — металл, стоящий в ряду активности после водорода, с соляной кислотой не реагирует и остаётся в осадке. Кислота расходуется только на нитрат серебра.
m(HCl) = 18,25 г · 0,20 = 3,65 г; n(HCl) = 3,65 г / 36,5 г/моль = 0,1 моль;
на 0,02 моль AgNO3 нужно 0,02 моль HCl — кислота в избытке, нитрат серебра в недостатке;
n(HCl ост.) = 0,1 моль − 0,02 моль = 0,08 моль; m(HCl ост.) = 0,08 моль · 36,5 г/моль = 2,92 г.
Масса раствора. Из раствора выведены серебро и осадок AgCl:
m(AgCl) = 0,02 моль · 143,5 г/моль = 2,87 г; масса воды: 50 мл · 1 г/мл = 50 г;
m(р-ра) = 25 г + 50 г + 18,25 г − 21,6 г − 2,87 г = 68,78 г.
Массовая доля кислоты: w(HCl) = 2,92 г / 68,78 г · 100 % = 4,25 %.
Проверка: исходно было 0,2 + 0,02 = 0,22 моль AgNO3 (37,4 г); масса газов 0,2 моль · 46 г/моль + 0,1 моль · 32 г/моль = 12,4 г, и 37,4 г − 12,4 г = 25 г — масса остатка сходится.
Ответ: 2AgNO3 → (t°) 2Ag + 2NO2↑ + O2↑; AgNO3 + HCl → AgCl↓ + HNO3; w(HCl) = 4,25 %.
Источник: ФИПИ