Задание №34 — Типы расчётных задач
Смесь бромида калия и иодида калия растворили в воде. Полученный раствор разлили по трём колбам. К 250 г раствора в первой колбе добавили 430 г 40%-ного раствора нитрата серебра. После завершения реакции массовая доля нитрата серебра в образовавшемся растворе составила 8,44%. К 300 г раствора во второй колбе добавили избыток раствора нитрата меди(II), в результате чего в осадок выпало 28,65 г соли. Вычислите массовую долю каждой из солей в третьей 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. Раствор во всех трёх колбах один и тот же, поэтому массовые доли солей в третьей колбе такие же, как в первой и второй. Нитрат меди(II) окисляет только иодид-ион (бромид он не окисляет), значит вторая колба даёт содержание KI, а первая — содержание KBr.
Уравнения реакций:
KI + AgNO3 → AgI↓ + KNO3
KBr + AgNO3 → AgBr↓ + KNO3
4KI + 2Cu(NO3)2 → 2CuI↓ + I2 + 4KNO3
1. Вторая колба — иодид калия. В осадок выпадает соль CuI (иод в осадок как соль не считается):
n(CuI) = 28,65 г / 191 г/моль = 0,15 моль;
по уравнению n(KI) = n(CuI) = 0,15 моль в 300 г раствора.
w(KI) = 0,15 моль · 166 г/моль / 300 г = 24,9 г / 300 г = 0,083, то есть 8,3 %.
2. Первая колба — пересчёт иодида. В 250 г того же раствора:
n(KI) = 0,15 моль · 250 г / 300 г = 0,125 моль; m(KI) = 20,75 г.
3. Первая колба — бромид калия.
m(AgNO3) = 430 г · 0,4 = 172 г; n(AgNO3) = 172 г / 170 г/моль = 1,012 моль.
Так как в конечном растворе нитрат серебра ещё остался, он был взят в избытке, и обе соли осаждены полностью. Пусть n(KBr) = x моль. Тогда:
n(AgNO3) в остатке = (1,012 − 0,125 − x) моль, m(AgNO3) = 170 · (0,887 − x) = (150,75 − 170x) г;
m(осадков) = 0,125 моль · 235 г/моль + x · 188 = (29,375 + 188x) г;
m(раствора) = 250 г + 430 г − (29,375 + 188x) = (650,625 − 188x) г.
Уравнение: (150,75 − 170x) / (650,625 − 188x) = 0,0844;
150,75 − 170x = 54,91 − 15,87x → 95,84 = 154,13x → x ≈ 0,622 моль.
m(KBr) = 0,622 моль · 119 г/моль ≈ 74 г.
Проверка: остаток AgNO3 = 150,75 − 170 · 0,622 = 45,0 г; масса раствора = 650,625 − 188 · 0,622 = 533,7 г; 45,0/533,7 = 8,44 % — сходится с условием.
4. Искомые величины. В третьей колбе состав такой же, как в исходном растворе:
w(KBr) = 74 г / 250 г = 0,296, то есть 29,6 %;
w(KI) = 20,75 г / 250 г = 0,083, то есть 8,3 %.
Ответ: w(KBr) ≈ 29,6 %, w(KI) = 8,3 %.
Источник: ФИПИ