Решение: Массовая доля нитрата серебра
При нагревании хлората калия $\mathrm{KClO_3}$ в присутствии катализатора часть вещества разложилась. При этом выделилось $6{,}72\ \text{л}$ (н.у.) газа и образовался твёрдый остаток массой $16\ \text{г}$. К остатку добавили $170\ \text{г}$ $30\%$-ного раствора нитрата серебра. Определите массовую долю нитрата серебра в полученном растворе. $\mathrm{KClO_3}$ и $\mathrm{AgClO_3}$ растворимы в воде.
В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления, указывая единицы измерения искомых физических величин.
Решение по шагам
11 шаговЗапишем уравнение разложения хлората калия при нагревании.
$$2\mathrm{KClO_3}\xrightarrow{\Delta,\ кат.}2\mathrm{KCl}+3\mathrm{O_2}\uparrow$$Найдём количество вещества кислорода при нормальных условиях.
$$n(\mathrm{O_2})=\frac{V(\mathrm{O_2})}{V_m}=\frac{6{,}72\ \text{л}}{22{,}4\ \text{л/моль}}=0{,}300\ \text{моль}$$По уравнению реакции количество образовавшегося хлорида калия равно количеству кислорода, умноженному на $\frac{2}{3}$.
$$n(\mathrm{KCl})=\frac{2}{3}n(\mathrm{O_2})=\frac{2}{3}\cdot0{,}300=0{,}200\ \text{моль}$$Вычислим массу образовавшегося хлорида калия.
$$m(\mathrm{KCl})=n(\mathrm{KCl})M(\mathrm{KCl})=0{,}200\cdot74{,}5=14{,}9\ \text{г}$$В твёрдом остатке также находится непрореагировавший $\mathrm{KClO_3}$. Его масса равна разности массы остатка и массы $\mathrm{KCl}$.
$$m(\mathrm{KClO_3})_{\text{ост}}=16{,}0-14{,}9=1{,}1\ \text{г}$$Запишем уравнение реакции хлорида калия с нитратом серебра.
$$\mathrm{KCl}+\mathrm{AgNO_3}\rightarrow\mathrm{AgCl}\downarrow+\mathrm{KNO_3}$$Количество $\mathrm{KCl}$ равно $0{,}200\ \text{моль}$, поэтому по уравнению реакции такое же количество нитрата серебра вступает в реакцию.
$$n(\mathrm{AgNO_3})_{\text{реаг}}=0{,}200\ \text{моль};\quad m(\mathrm{AgNO_3})_{\text{реаг}}=0{,}200\cdot170=34{,}0\ \text{г}$$В исходных $170\ \text{г}$ 30%-ного раствора содержится $51{,}0\ \text{г}$ нитрата серебра. После реакции останется $17{,}0\ \text{г}$ $\mathrm{AgNO_3}$.
$$m(\mathrm{AgNO_3})_{\text{исх}}=170\cdot0{,}30=51{,}0\ \text{г};\quad m(\mathrm{AgNO_3})_{\text{ост}}=51{,}0-34{,}0=17{,}0\ \text{г}$$Рассчитаем массу осадка хлорида серебра.
$$m(\mathrm{AgCl})=0{,}200\cdot143{,}5=28{,}7\ \text{г}$$Масса полученного раствора равна массе исходного раствора и твёрдого остатка за вычетом массы осадка. Растворённые $\mathrm{KClO_3}$ и $\mathrm{AgClO_3}$ массу раствора не вычитают.
$$m_{\text{р-ра}}=170+16{,}0-28{,}7=157{,}3\ \text{г}$$Определим массовую долю оставшегося нитрата серебра.
$$w(\mathrm{AgNO_3})=\frac{17{,}0}{157{,}3}\cdot100\%=10{,}8\%$$Массовая доля нитрата серебра в полученном растворе составляет $10{,}8\%$.
Этот ответ получен в разборе, но не сверен с официальным ключом из банка — проверьте выкладки, прежде чем заучивать результат.
Где здесь ошибаются
Не учитывать, что в твёрдом остатке кроме $\mathrm{KCl}$ содержится непрореагировавший $\mathrm{KClO_3}$.
Считать массу полученного раствора равной сумме масс исходных веществ, не вычитая осадок $\mathrm{AgCl}$.
Вычитать из массы раствора массу растворимых веществ $\mathrm{KClO_3}$ или $\mathrm{AgClO_3}$.
Использовать массу исходного раствора вместо массы полученного раствора при расчёте массовой доли.