Шешімі: Массовая доля соли при взаимодействии раствора
Растворимость безводного карбоната аммония при некоторой температуре составляет 96 г на 100 г воды. При этой температуре приготовили насыщенный раствор, добавив необходимое количество карбоната аммония к 250 мл воды. Раствор разлили в две колбы. К раствору в первой колбе добавили избыток твёрдого гидроксида натрия и нагрели. К раствору во второй колбе добавили 250 г соляной кислоты, также взятой в избытке. При этом объём газа, выделившийся из второй колбы, оказался в 3 раза меньше объёма газа, выделившегося из первой колбы. Объёмы газов измерены при одинаковых условиях. Определите массовую долю соли в конечном растворе во второй колбе.
Запишите уравнения реакций, указанных в условии, и приведите все необходимые вычисления с единицами измерения искомых физических величин.
Шешім по шагам
11 қадамТак как плотность воды принимаем равной $1\ \text{г/мл}$, масса воды равна:
$$m(\mathrm{H_2O})=250\ \text{мл}\cdot 1\ \text{г/мл}=250\ \text{г}$$В насыщенный раствор добавили карбонат аммония массой:
$$m(\mathrm{(NH_4)_2CO_3})=\frac{96\ \text{г}}{100\ \text{г}}\cdot250\ \text{г}=240\ \text{г}$$Количество вещества карбоната аммония в приготовленном растворе:
$$n(\mathrm{(NH_4)_2CO_3})=\frac{240\ \text{г}}{96\ \text{г/моль}}=2{,}5\ \text{моль}$$Уравнение реакции в первой колбе:
$$\mathrm{(NH_4)_2CO_3+2NaOH\rightarrow 2NH_3\uparrow+Na_2CO_3+2H_2O}$$Уравнение реакции во второй колбе:
$$\mathrm{(NH_4)_2CO_3+2HCl\rightarrow 2NH_4Cl+CO_2\uparrow+H_2O}$$Пусть в первой колбе содержалось $x$ моль карбоната аммония, а во второй — $y$ моль. В первой колбе образуется $2x$ моль аммиака, во второй — $y$ моль углекислого газа. По условию объём углекислого газа в 3 раза меньше объёма аммиака:
$$\frac{y}{2x}=\frac{1}{3},\quad y=\frac{2x}{3}$$Общее количество карбоната аммония равно $2{,}5$ моль:
$$x+y=2{,}5;\quad x+\frac{2x}{3}=2{,}5;\quad x=1{,}5\ \text{моль},\quad y=1{,}0\ \text{моль}$$Во второй колбе содержалось $1{,}0$ моль карбоната аммония. По уравнению реакции образуется вдвое больше хлорида аммония:
$$n(\mathrm{NH_4Cl})=2\cdot1{,}0=2{,}0\ \text{моль}$$Масса хлорида аммония в конечном растворе:
$$m(\mathrm{NH_4Cl})=2{,}0\ \text{моль}\cdot53{,}5\ \text{г/моль}=107\ \text{г}$$Масса раствора из второй колбы до добавления соляной кислоты состоит из $96\ \text{г}$ карбоната аммония и соответствующего количества воды. Поскольку в насыщенном растворе на $96\ \text{г}$ соли приходится $100\ \text{г}$ воды, масса этой части раствора равна $196\ \text{г}$. Масса конечного раствора:
$$m_{\text{р-ра}}=196\ \text{г}+250\ \text{г}-44\ \text{г}=402\ \text{г}$$Из раствора удаляется $1{,}0$ моль углекислого газа массой $44\ \text{г}$. Массовая доля хлорида аммония:
$$\omega(\mathrm{NH_4Cl})=\frac{107\ \text{г}}{402\ \text{г}}\cdot100\%=26{,}6\%$$Массовая доля хлорида аммония в конечном растворе во второй колбе составляет $26{,}6\%$.
Бұл жауап талдау нәтижесінде алынды, бірақ банктің ресми кілтімен тексерілген жоқ — проверьте выкладки, прежде чем заучивать результат.
Где здесь ошибаются
Считать, что раствор поровну разделили между колбами; это не следует из условия.
Не учитывать, что из первой колбы выделяется 2 моль аммиака на 1 моль карбоната аммония.
Не вычитать массу выделившегося углекислого газа из массы конечного раствора.
Использовать массу всей исходной насыщенной смеси вместо массы раствора во второй колбе.