Решение: Массовые доли галогенидов калия
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).
Решение по шагам
11 шаговЗапишем уравнения реакций, протекающих в первой колбе:
$$\mathrm{KBr + AgNO_3 \rightarrow AgBr\downarrow + KNO_3}$$Для иодида калия протекает реакция:
$$\mathrm{KI + AgNO_3 \rightarrow AgI\downarrow + KNO_3}$$В первой колбе содержится $m(\mathrm{AgNO_3})=430\cdot0{,}40=172\ \text{г}$, или $n(\mathrm{AgNO_3})=172/170=1{,}0118\ \text{моль}$. Обозначим количества веществ $\mathrm{KBr}$ и $\mathrm{KI}$ в 250 г раствора через $x$ и $y$ моль соответственно.
Во второй колбе иодид калия реагирует с избытком нитрата меди(II):
$$\mathrm{2KI + 2Cu(NO_3)_2 \rightarrow 2CuI\downarrow + I_2 + 4KNO_3}$$Количество осадка $\mathrm{CuI}$ во второй колбе: $n(\mathrm{CuI})=28{,}65/191=0{,}150\ \text{моль}$. По уравнению реакции $n(\mathrm{KI})=n(\mathrm{CuI})=0{,}150\ \text{моль}$ в 300 г раствора.
Растворы в колбах имеют одинаковый состав. Поэтому в 250 г раствора первой колбы содержится $n(\mathrm{KI})=0{,}150\cdot250/300=0{,}125\ \text{моль}$.
Пусть $x$ — количество вещества $\mathrm{KBr}$ в первой колбе. Масса оставшегося нитрата серебра равна $172-170(x+0{,}125)$ г. Масса образовавшегося раствора равна $250+430-188x-235\cdot0{,}125$ г. По условию:
$$\frac{172-170(x+0{,}125)}{250+430-188x-235\cdot0{,}125}=0{,}0844$$Решая уравнение, получаем:
$$x\approx0{,}622\ \text{моль}$$В 300 г раствора третьей колбы содержится $n(\mathrm{KBr})=0{,}622\cdot300/250\approx0{,}746\ \text{моль}$ и $n(\mathrm{KI})=0{,}150\ \text{моль}$.
Рассчитаем массы солей в 300 г раствора третьей колбы:
$$m(\mathrm{KBr})=0{,}746\cdot119\approx88{,}8\ \text{г};\quad m(\mathrm{KI})=0{,}150\cdot166=24{,}9\ \text{г}$$Рассчитаем массовые доли солей:
$$\omega(\mathrm{KBr})=\frac{88{,}8}{300}\cdot100\%\approx29{,}6\%;\quad \omega(\mathrm{KI})=\frac{24{,}9}{300}\cdot100\%=8{,}3\%$$Массовая доля $\mathrm{KBr}$ в третьей колбе составляет примерно $29{,}6\%$, массовая доля $\mathrm{KI}$ — $8{,}3\%$.
Этот ответ получен в разборе, но не сверен с официальным ключом из банка — проверьте выкладки, прежде чем заучивать результат.
Где здесь ошибаются
Не учитывают, что в реакции с нитратом меди(II) осаждается только $\mathrm{CuI}$.
Забывают пересчитать количество веществ с 300 г раствора второй колбы на 250 г раствора первой колбы.
Используют массу добавленного раствора нитрата серебра вместо массы оставшегося после реакции $\mathrm{AgNO_3}$.
При расчёте массы конечного раствора не вычитают массы осадков $\mathrm{AgBr}$ и $\mathrm{AgI}$.