Задание №34 — Типы расчётных задач
Смесь оксида магния и фосфида магния, в которой массовая доля атомов магния равна 54,4%, растворили в 365 г 34%-ной соляной кислоты. При этом реагирующие вещества вступили в реакцию полностью. К полученному раствору добавили 232 г 30%-ного раствора фторида калия. Вычислите массовую долю хлорида калия в конечном 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. Оксид магния с соляной кислотой даёт только соль и воду, а фосфид магния — соль и газообразный фосфин.
Уравнения реакций:
MgO + 2HCl → MgCl2 + H2O
Mg3P2 + 6HCl → 3MgCl2 + 2PH3↑
MgCl2 + 2KF → MgF2↓ + 2KCl
Состав смеси. Пусть n(MgO) = x моль, n(Mg3P2) = y моль (M(Mg3P2) = 134 г/моль). Атомы магния есть в обоих веществах:
24(x + 3y) / (40x + 134y) = 0,544, отсюда 24x + 72y = 21,76x + 72,896y, отсюда 2,24x = 0,896y, отсюда x = 0,4y.
Расчёт по кислоте. m(HCl) = 365 г · 0,34 = 124,1 г; n(HCl) = 124,1 г / 36,5 г/моль = 3,4 моль.
Реагирующие вещества прореагировали полностью, значит кислота израсходована нацело:
2x + 6y = 3,4; 0,8y + 6y = 3,4, отсюда y = 0,5 моль, x = 0,2 моль.
n(MgCl2) = x + 3y = 0,2 + 1,5 = 1,7 моль; n(PH3) = 2y = 1 моль; m(PH3) = 1 моль · 34 г/моль = 34 г;
m(смеси) = 0,2 моль · 40 г/моль + 0,5 моль · 134 г/моль = 8 г + 67 г = 75 г;
m(р-ра после растворения) = 365 г + 75 г − 34 г = 406 г.
Действие фторида калия. m(KF) = 232 г · 0,30 = 69,6 г; n(KF) = 69,6 г / 58 г/моль = 1,2 моль.
На 1,7 моль MgCl2 потребовалось бы 3,4 моль KF, поэтому фторид калия в недостатке, и расчёт ведём по нему:
n(MgF2) = 1,2 моль / 2 = 0,6 моль; m(MgF2) = 0,6 моль · 62 г/моль = 37,2 г;
n(KCl) = n(KF) = 1,2 моль; m(KCl) = 1,2 моль · 74,5 г/моль = 89,4 г.
Масса конечного раствора: m(р-ра) = 406 г + 232 г − 37,2 г = 600,8 г.
Массовая доля хлорида калия: w(KCl) = 89,4 г / 600,8 г · 100 % = 14,88 %.
Проверка: масса атомов магния 24 г/моль · (0,2 + 1,5) моль = 40,8 г; 40,8 г / 75 г = 0,544 — доля магния в смеси совпадает с условием.
Ответ: MgO + 2HCl → MgCl2 + H2O; Mg3P2 + 6HCl → 3MgCl2 + 2PH3↑; MgCl2 + 2KF → MgF2↓ + 2KCl; w(KCl) = 14,88 %.
Источник: ФИПИ