Задание №34 — Типы расчётных задач
Растворимость безводного хлорида кальция при некоторой температуре составляет 55,5 г на 100 г воды. Насыщенный раствор, приготовленный при этой температуре добавлением необходимого количества хлорида кальция
к 160 мл воды, разлили на две колбы. В первую колбу добавили избыток раствора карбоната натрия. При этом выпал осадок массой 30 г. Во вторую колбу добавили 595 г 40%-ного раствора нитрата серебра. Определите массовую долю нитрата серебра в растворе, образовавшемся во второй колбе.
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. Насыщенный раствор готовили на 160 мл воды, поэтому его состав задаётся растворимостью. Первая колба (осадок карбоната кальция) нужна, чтобы узнать, какая доля раствора в неё попала, — тогда становится известно и содержимое второй колбы.
Уравнения реакций:
CaCl2 + Na2CO3 → CaCO3↓ + 2NaCl
CaCl2 + 2AgNO3 → 2AgCl↓ + Ca(NO3)2
1. Насыщенный раствор. Вода: 160 мл · 1 г/мл = 160 г.
m(CaCl2) = 55,5 г · 160/100 = 88,8 г; n(CaCl2) = 88,8 г / 111 г/моль = 0,8 моль;
m(раствора) = 160 г + 88,8 г = 248,8 г.
2. Первая колба. Карбонат натрия взят в избытке, значит осаждается весь кальций этой порции:
n(CaCO3) = 30 г / 100 г/моль = 0,3 моль = n(CaCl2) в первой колбе.
3. Вторая колба. Оставшийся хлорид кальция:
n(CaCl2) = 0,8 − 0,3 = 0,5 моль.
Раствор однороден, поэтому масса второй порции пропорциональна количеству соли:
m2 = 248,8 г · 0,5/0,8 = 155,5 г.
4. Реакция с нитратом серебра.
m(AgNO3) = 595 г · 0,4 = 238 г; n(AgNO3) = 238 г / 170 г/моль = 1,4 моль.
На 0,5 моль CaCl2 нужно 2 · 0,5 = 1,0 моль AgNO3, значит нитрат серебра в избытке, хлорид кальция израсходован полностью:
n(AgNO3) осталось = 1,4 − 1,0 = 0,4 моль; m = 0,4 моль · 170 г/моль = 68 г;
n(AgCl) = 1,0 моль; m(AgCl) = 1,0 моль · 143,5 г/моль = 143,5 г.
5. Масса раствора и искомая величина.
m(раствора) = 155,5 г + 595 г − 143,5 г = 607 г;
w(AgNO3) = 68 г / 607 г = 0,1120, то есть 11,20 %.
Ответ: w(AgNO3) ≈ 11,2 %.
Источник: ФИПИ