Решение: Расчёт массовой доли нитрата серебра
Растворимость безводного хлорида кальция при некоторой температуре составляет 55,5 г на 100 г воды. Насыщенный раствор, приготовленный при этой 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 40%-ного раствора нитрата серебра. Определите массовую долю нитрата серебра в растворе, образовавшемся во второй колбе.
Запишите уравнения реакций, указанных в условии, и приведите все необходимые вычисления, указывая единицы измерения искомых физических величин.
Решение по шагам
13 шаговМасса воды равна 160 мл, то есть примерно 160 г. По условию растворимость $\mathrm{CaCl_2}$ составляет 55,5 г на 100 г воды.
$$m(\mathrm{CaCl_2})=\frac{55{,}5\cdot160}{100}=88{,}8\ \mathrm{г}$$Общее количество вещества хлорида кальция в насыщенном растворе:
$$n(\mathrm{CaCl_2})=\frac{88{,}8}{111}=0{,}8\ \mathrm{моль}$$Уравнение реакции в первой колбе:
$$\mathrm{CaCl_2+Na_2CO_3\rightarrow CaCO_3\downarrow+2NaCl}$$Количество вещества осадка карбоната кальция и, следовательно, хлорида кальция в первой колбе:
$$n(\mathrm{CaCO_3})=\frac{30}{100}=0{,}3\ \mathrm{моль};\quad n_1(\mathrm{CaCl_2})=0{,}3\ \mathrm{моль}$$Во второй колбе содержится оставшееся количество хлорида кальция:
$$n_2(\mathrm{CaCl_2})=0{,}8-0{,}3=0{,}5\ \mathrm{моль}$$Масса и количество вещества нитрата серебра в добавленном растворе:
$$m(\mathrm{AgNO_3})=595\cdot0{,}40=238\ \mathrm{г};\quad n(\mathrm{AgNO_3})=\frac{238}{170}=1{,}4\ \mathrm{моль}$$Уравнение реакции во второй колбе:
$$\mathrm{CaCl_2+2AgNO_3\rightarrow2AgCl\downarrow+Ca(NO_3)_2}$$Для реакции с $0{,}5\ \mathrm{моль}$ $\mathrm{CaCl_2}$ требуется $1{,}0\ \mathrm{моль}$ $\mathrm{AgNO_3}$. Нитрат серебра находится в избытке:
$$n_{\text{изб}}(\mathrm{AgNO_3})=1{,}4-1{,}0=0{,}4\ \mathrm{моль}$$Масса образовавшегося осадка хлорида серебра:
$$n(\mathrm{AgCl})=1{,}0\ \mathrm{моль};\quad m(\mathrm{AgCl})=1{,}0\cdot143{,}5=143{,}5\ \mathrm{г}$$Масса раствора во второй колбе до добавления раствора нитрата серебра определяется из соотношения растворимости. Для $0{,}5\ \mathrm{моль}$ $\mathrm{CaCl_2}$ масса соли равна 55,5 г, ей соответствует 100 г воды. Поэтому масса раствора равна 155,5 г.
$$m_{\text{нач}}(\text{раствора})=55{,}5+100=155{,}5\ \mathrm{г}$$Масса конечного раствора равна массе исходного раствора во второй колбе плюс масса добавленного раствора за вычетом массы осадка:
$$m_{\text{кон}}=155{,}5+595-143{,}5=607\ \mathrm{г}$$Масса избытка нитрата серебра:
$$m_{\text{изб}}(\mathrm{AgNO_3})=0{,}4\cdot170=68\ \mathrm{г}$$Массовая доля нитрата серебра в конечном растворе:
$$\omega(\mathrm{AgNO_3})=\frac{68}{607}\cdot100\%=11{,}2\%$$Массовая доля нитрата серебра в образовавшемся растворе равна 11,2%.
Этот ответ получен в разборе, но не сверен с официальным ключом из банка — проверьте выкладки, прежде чем заучивать результат.
Где здесь ошибаются
Считать, что раствор автоматически разделили на равные по массе части.
Не учитывать избыток нитрата серебра.
Не вычитать массу осадка хлорида серебра из массы конечной смеси.
Использовать массу всего добавленного нитрата серебра вместо массы оставшегося в растворе.