Насыщенный раствор хлорида кальция, приготовленный при некоторой 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 раствора нитрата серебра с концентрацией 3,3 моль/л (плотность раствора 1,4 г/мл). Определите массовую долю нитрата серебра в растворе, образовавшемся во второй колбе. Растворимость хлорида кальция в воде при данной температуре составляет 55,5 г на 100 г воды.
В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).
1) CaCl2 + Na2CO3 = CaCO3 + 2NaCl
2) CaCl2 + 2AgNO3 = 2AgCl + Ca(NO3)2
Уравнения реакций составлены верно и соответствуют условию.
Определение распределения CaCl2 между колбами:
m(H2O) = V(H2O) · ρ(H2O) = 160 · 1 = 160 г
m(CaCl2 всего) = m(H2O) / 100 · S(CaCl2) = 160 / 100 · 55,5 = 88,8 г
n(CaCl2 всего) = m(CaCl2 всего) / M(CaCl2) = 88,8 / 111 = 0,8 моль
n(CaCO3) = m(CaCO3) / M(CaCO3) = 30 / 100 = 0,3 моль
n(CaCl2 в первой колбе) = n(CaCO3) = 0,3 моль
n(CaCl2 во второй колбе) = n(CaCl2 всего) - n(CaCl2 в первой колбе) = 0,8 - 0,3 = 0,5 моль
Определение избытка AgNO3 и массы осадка:
V(р-ра AgNO3) = m(р-ра AgNO3) / ρ(р-ра AgNO3) = 595 / 1,4 = 425 мл = 0,425 л
n(AgNO3 исх.) = V(р-ра AgNO3) · c(AgNO3) = 0,425 · 3,3 = 1,4025 моль
n(AgNO3 прореаг.) = 2 · n(CaCl2 во второй колбе) = 2 · 0,5 = 1 моль
n(AgNO3 ост.) = n(AgNO3 исх.) - n(AgNO3 прореаг.) = 1,4025 - 1 = 0,4025 моль
m(AgNO3 ост.) = n(AgNO3 ост.) · M(AgNO3) = 0,4025 · 170 = 68,425 г
n(AgCl) = 2 · n(CaCl2 во второй колбе) = 2 · 0,5 = 1 моль
m(AgCl) = n(AgCl) · M(AgCl) = 1 · 143,5 = 143,5 г
Нахождение массы конечного раствора и массовой доли AgNO3:
m(всего р-ра CaCl2) = m(H2O) + m(CaCl2 всего) = 160 + 88,8 = 248,8 г
Поскольку обе колбы содержат части одного и того же исходного раствора CaCl2, отношение масс исходного раствора и масс частей этого раствора из колб равно отношению количеств CaCl2 в исходном растворе и количеств CaCl2 в частях этого раствора из колб
n(CaCl2 всего) / m(всего р-ра CaCl2) = n(CaCl2 во второй колбе) / m(р-ра CaCl2 во второй колбе)
m(р-ра CaCl2 во второй колбе) = n(CaCl2 во второй колбе) · m(всего р-ра CaCl2) / n(CaCl2 всего) = 0,5 · 248,8 / 0,8 = 155,5 г
m(конечного р-ра) = m(р-ра CaCl2 во второй колбе) + m(р-ра AgNO3) - m(AgCl) = 155,5 + 595 - 143,5 = 607 г
ω(AgNO3) = m(AgNO3 ост.) / m(конечного р-ра) · 100 % = 68,425 / 607 · 100 % = 11,27 %
Ход решения изложен логично и последовательно.
Верно произведены вычисления.
Ответ: ω(AgNO3) = 11,27 %
Получен правильный ответ.