Задание №34 — Типы расчётных задач
Растворимость аммиака составляет 640 л (н.у.) в литре воды. Растворимость хлороводорода – 448 л (н.у.) в литре воды. Насыщенный раствор аммиака смешали с насыщенным раствором хлороводорода. При этом все вещества прореагировали полностью. К полученному раствору добавили раствор нитрата серебра. При этом образовалось 640 г раствора с массовой долей единственного растворённого вещества 25%. Вычислите массовую долю нитрата серебра в добавленном растворе.
В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи,
и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения
и обозначения искомых физических величин).
Проверка решения с помощью ИИ доступна авторизованным пользователям
Решение. Аммиак и хлороводород дают хлорид аммония, а он с нитратом серебра — осадок хлорида серебра и нитрат аммония.
Уравнения реакций:
NH3 + HCl → NH4Cl
NH4Cl + AgNO3 → AgCl↓ + NH4NO3
Что за вещество в конечном растворе. Единственное растворённое вещество — нитрат аммония, значит нитрат серебра взят ровно в нужном количестве (избытка ни AgNO3, ни NH4Cl не осталось):
m(NH4NO3) = 640 г · 0,25 = 160 г; n(NH4NO3) = 160 г / 80 г/моль = 2 моль;
n(NH4Cl) = n(AgNO3) = 2 моль, а так как аммиак и хлороводород прореагировали полностью, n(NH3) = n(HCl) = 2 моль.
Массы насыщенных растворов. Растворимость даёт количество газа на 1 л (1000 г) воды:
NH3: n = 640 л / 22,4 л/моль = 28,57 моль на 1000 г воды, отсюда для 2 моль нужно 2 / 28,57 · 1000 г = 70 г воды;
m(р-ра NH3) = 70 г + 2 моль · 17 г/моль = 70 г + 34 г = 104 г;
HCl: n = 448 л / 22,4 л/моль = 20 моль на 1000 г воды, отсюда для 2 моль нужно 2 / 20 · 1000 г = 100 г воды;
m(р-ра HCl) = 100 г + 2 моль · 36,5 г/моль = 100 г + 73 г = 173 г;
m(р-ра NH4Cl) = 104 г + 173 г = 277 г (газ не выделяется).
Масса добавленного раствора. Пусть добавлено x г раствора нитрата серебра. Из раствора уходит осадок:
n(AgCl) = 2 моль; m(AgCl) = 2 моль · 143,5 г/моль = 287 г;
277 г + x − 287 г = 640 г, отсюда x = 650 г.
Массовая доля нитрата серебра: m(AgNO3) = 2 моль · 170 г/моль = 340 г;
w(AgNO3) = 340 г / 650 г · 100 % = 52,31 %.
Проверка: вода в конечном растворе: 70 г + 100 г + (650 г − 340 г) = 480 г; вместе с 160 г NH4NO3 это 640 г — масса конечного раствора сходится.
Ответ: NH3 + HCl → NH4Cl; NH4Cl + AgNO3 → AgCl↓ + NH4NO3; w(AgNO3) = 52,31 %.
Источник: ФИПИ