Решение: Электролиз раствора нитрата серебра
Для проведения электролиза (на инертных электродах) взяли 340 г 20%-ного раствора нитрата серебра. После того как масса раствора уменьшилась на 23,2 г, процесс остановили. К образовавшемуся раствору добавили 175,5 г 20%-ного раствора хлорида натрия. Определите массовую долю хлорида натрия в полученном растворе.
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 шаговНайдём массу и количество вещества нитрата серебра в исходном растворе:
$$m(\mathrm{AgNO_3})=340\cdot0{,}20=68\ \mathrm{г};\quad n(\mathrm{AgNO_3})=\frac{68}{170}=0{,}4\ \mathrm{моль}$$При электролизе на инертных электродах серебро выделяется на катоде, а кислород — на аноде:
$$4\mathrm{AgNO_3}+2\mathrm{H_2O}\rightarrow4\mathrm{Ag}+\mathrm{O_2}+4\mathrm{HNO_3}$$По уравнению реакции при электролизе 4 моль нитрата серебра масса раствора уменьшается на массу 4 моль серебра и 1 моль кислорода:
$$\Delta m=4\cdot108+32=464\ \mathrm{г}$$Определим количество нитрата серебра, подвергшегося электролизу:
$$n_{\text{эл}}(\mathrm{AgNO_3})=\frac{23{,}2}{464}\cdot4=0{,}2\ \mathrm{моль}$$После электролиза осталось $0{,}4-0{,}2=0{,}2$ моль $\mathrm{AgNO_3}$, а образовалось $0{,}2$ моль $\mathrm{HNO_3}$. Масса раствора после электролиза равна:
$$m_1=340-23{,}2=316{,}8\ \mathrm{г}$$В добавленном растворе хлорида натрия содержится:
$$m(\mathrm{NaCl})=175{,}5\cdot0{,}20=35{,}1\ \mathrm{г};\quad n(\mathrm{NaCl})=\frac{35{,}1}{58{,}5}=0{,}6\ \mathrm{моль}$$Происходит реакция осаждения хлорида серебра:
$$\mathrm{AgNO_3}+\mathrm{NaCl}\rightarrow\mathrm{AgCl}\downarrow+\mathrm{NaNO_3}$$Нитрат серебра находится в недостатке: его $0{,}2$ моль, поэтому он реагирует с $0{,}2$ моль $\mathrm{NaCl}$. В избытке остаётся $0{,}6-0{,}2=0{,}4$ моль хлорида натрия:
$$m_{\text{ост}}(\mathrm{NaCl})=0{,}4\cdot58{,}5=23{,}4\ \mathrm{г}$$Масса образовавшегося осадка хлорида серебра составляет:
$$m(\mathrm{AgCl})=0{,}2\cdot143{,}5=28{,}7\ \mathrm{г}$$Масса полученного раствора равна массе растворов до реакции за вычетом массы осадка:
$$m_{\text{р-ра}}=316{,}8+175{,}5-28{,}7=463{,}6\ \mathrm{г}$$Рассчитаем массовую долю оставшегося хлорида натрия:
$$\omega(\mathrm{NaCl})=\frac{23{,}4}{463{,}6}\cdot100\%=5{,}05\%$$Массовая доля хлорида натрия в полученном растворе равна $5{,}05\%$.
Этот ответ получен в разборе, но не сверен с официальным ключом из банка — проверьте выкладки, прежде чем заучивать результат.
Где здесь ошибаются
Не учитывать выделение кислорода при электролизе.
Считать, что масса раствора после добавления равна сумме масс растворов, не вычитая массу осадка $\mathrm{AgCl}$.
Не определить избыток хлорида натрия.
Использовать массу всего добавленного хлорида натрия вместо массы оставшегося вещества.