Решение: Массовая доля кислоты после реакций
При нагревании образца нитрата серебра часть вещества разложилась. При этом выделилось $6{,}72\ \text{л}$ смеси газов в пересчёте на н. у. Масса твёрдого остатка составила $25\ \text{г}$. К этому остатку последовательно добавили $50\ \text{мл}$ воды и $18{,}25\ \text{г}$ $20\%$-ного раствора соляной кислоты. Определите массовую долю соляной кислоты в полученном растворе.
Запишите уравнения реакций, указанных в условии, и приведите все необходимые вычисления с единицами измерения физических величин.
Решение по шагам
11 шаговПри нагревании нитрат серебра разлагается с образованием серебра, оксида азота(IV) и кислорода:
$$2\mathrm{AgNO_3} \rightarrow 2\mathrm{Ag} + 2\mathrm{NO_2} + \mathrm{O_2}$$Найдём общее количество вещества газов:
$$n_{\text{газов}} = \dfrac{6{,}72\ \text{л}}{22{,}4\ \text{л/моль}} = 0{,}300\ \text{моль}$$Согласно уравнению реакции из двух молей нитрата серебра образуется три моля газов. Поэтому количество разложившегося нитрата серебра равно:
$$n(\mathrm{AgNO_3})_{\text{разл.}} = \dfrac{2}{3} \cdot 0{,}300 = 0{,}200\ \text{моль}$$Масса образовавшегося серебра:
$$m(\mathrm{Ag}) = n(\mathrm{Ag}) \cdot M(\mathrm{Ag}) = 0{,}200 \cdot 108 = 21{,}6\ \text{г}$$В твёрдом остатке кроме серебра находится неразложившийся нитрат серебра. Его масса и количество вещества составляют:
$$m(\mathrm{AgNO_3}) = 25 - 21{,}6 = 3{,}4\ \text{г};\quad n(\mathrm{AgNO_3}) = \dfrac{3{,}4}{170} = 0{,}020\ \text{моль}$$При добавлении соляной кислоты протекает реакция с неразложившимся нитратом серебра:
$$\mathrm{AgNO_3 + HCl \rightarrow AgCl}\downarrow + \mathrm{HNO_3}$$Масса и количество вещества соляной кислоты в исходном растворе:
$$m(\mathrm{HCl})_{\text{исх.}} = 18{,}25 \cdot 0{,}20 = 3{,}65\ \text{г};\quad n(\mathrm{HCl})_{\text{исх.}} = \dfrac{3{,}65}{36{,}5} = 0{,}100\ \text{моль}$$На реакцию с нитратом серебра расходуется $0{,}020\ \text{моль}$ соляной кислоты. В растворе остаётся:
$$n(\mathrm{HCl})_{\text{ост.}} = 0{,}100 - 0{,}020 = 0{,}080\ \text{моль};\quad m(\mathrm{HCl})_{\text{ост.}} = 0{,}080 \cdot 36{,}5 = 2{,}92\ \text{г}$$Выпавший осадок хлорида серебра имеет массу:
$$m(\mathrm{AgCl}) = 0{,}020 \cdot 143{,}5 = 2{,}87\ \text{г}$$Масса полученного раствора равна массе всех добавленных веществ и остатка за вычетом массы осадка:
$$m_{\text{р-ра}} = 25 + 50 + 18{,}25 - 2{,}87 = 90{,}38\ \text{г}$$Массовая доля соляной кислоты в полученном растворе:
$$\omega(\mathrm{HCl}) = \dfrac{2{,}92}{90{,}38} \cdot 100\% \approx 3{,}23\%$$Массовая доля соляной кислоты в полученном растворе составляет $3{,}23\%$.
Этот ответ получен в разборе, но не сверен с официальным ключом из банка — проверьте выкладки, прежде чем заучивать результат.
Где здесь ошибаются
Не учитывать неразложившийся нитрат серебра в твёрдом остатке.
Считать, что вся соляная кислота остаётся в растворе, не учитывая реакцию с $\mathrm{AgNO_3}$.
Не вычитать массу осадка $\mathrm{AgCl}$ из общей массы полученной смеси.
Использовать объём моля газа, отличный от $22{,}4\ \text{л/моль}$ при нормальных условиях.