Решение: Проверка условия о растворах
Растворимость аммиака составляет 640 л (н.у.) в литре воды. Растворимость хлороводорода составляет 448 л (н.у.) в литре воды. Насыщенный раствор аммиака смешали с насыщенным раствором хлороводорода. При этом все вещества прореагировали полностью. К полученному раствору добавили раствор нитрата серебра. При этом образовалось 640 г раствора с массовой долей единственного растворённого вещества 25%. Вычислите массовую долю нитрата серебра в добавленном растворе.
В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления, указывая единицы измерения и обозначения искомых физических величин.
Решение по шагам
8 шаговПри растворении аммиака и хлороводорода протекает реакция нейтрализации:
$$\mathrm{NH_3 + HCl \rightarrow NH_4Cl}$$Количество аммиака в насыщенном растворе, приготовленном на одном литре воды:
$$n(\mathrm{NH_3}) = \dfrac{640\ \mathrm{л}}{22{,}4\ \mathrm{л/моль}} = 28{,}57\ \mathrm{моль}$$Количество хлороводорода в насыщенном растворе, приготовленном на одном литре воды:
$$n(\mathrm{HCl}) = \dfrac{448\ \mathrm{л}}{22{,}4\ \mathrm{л/моль}} = 20{,}00\ \mathrm{моль}$$Массы растворённых газов равны:
$$m(\mathrm{NH_3}) = 28{,}57 \cdot 17 = 485{,}7\ \mathrm{г};\quad m(\mathrm{HCl}) = 20{,}00 \cdot 36{,}5 = 730\ \mathrm{г}$$Даже без учёта растворённых газов масса двух литров воды в исходных насыщенных растворах составляет:
$$m(\mathrm{H_2O}) = 2 \cdot 1000 = 2000\ \mathrm{г}$$Следовательно, масса полученного после смешивания раствора не может быть меньше $2000\ \mathrm{г}$. Добавление раствора нитрата серебра и образование осадка хлорида серебра не может привести к конечной массе раствора $640\ \mathrm{г}$, поскольку для этого потребовалось бы удалить более $1360\ \mathrm{г}$ воды и растворённых веществ, что условием не предусмотрено.
$$m_{\mathrm{исходного\ раствора}} \geq 2000\ \mathrm{г} > 640\ \mathrm{г}$$Реакция хлорида аммония с нитратом серебра записывается так:
$$\mathrm{AgNO_3 + NH_4Cl \rightarrow AgCl\downarrow + NH_4NO_3}$$Таким образом, при буквальном прочтении условия величину массы добавленного раствора нитрата серебра определить невозможно: исходные данные противоречат закону сохранения массы и не позволяют получить $640\ \mathrm{г}$ конечного раствора.
Задача в представленном виде не имеет физически корректного численного ответа: масса исходных двух литров воды уже равна $2000\ \mathrm{г}$, что превышает массу конечного раствора $640\ \mathrm{г}$.
Этот ответ получен в разборе, но не сверен с официальным ключом из банка — проверьте выкладки, прежде чем заучивать результат.
Где здесь ошибаются
Игнорируют массу воды в двух насыщенных растворах.
Считают, что образование осадка позволяет уменьшить массу раствора на массу всей воды.
Механически составляют уравнения по массовой доле 25%, не проверяя согласованность исходных данных.
Не учитывают, что указанные объёмы газов соответствуют разным количествам вещества: $28{,}57\ \mathrm{моль}$ аммиака и $20{,}00\ \mathrm{моль}$ хлороводорода.