Номер 55, страница 198 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

7.55. Смесь хлорида натрия и бромида натрия может прореагировать с 2,24 л хлора (н. у.) или с 850 г 5%-го раствора нитрата серебра. Определите массовую долю бромида натрия в исходной смеси.

Дано:

$V(Cl_2) = 2,24$ л (н. у.)
$m_{р-ра}(AgNO_3) = 850$ г
$\omega(AgNO_3) = 5\% = 0,05$

Найти:

$\omega(NaBr)$ в смеси - ?

Решение:

В исходной смеси содержатся хлорид натрия ($NaCl$) и бромид натрия ($NaBr$).

1. Взаимодействие с хлором. Хлор является более активным галогеном, чем бром, поэтому он будет вытеснять бром из его соли. С хлоридом натрия хлор не реагирует.

Уравнение реакции:

$2NaBr + Cl_2 \rightarrow 2NaCl + Br_2$

Определим количество вещества хлора, которое может прореагировать со смесью. При нормальных условиях (н. у.) молярный объем любого газа составляет $V_m = 22,4$ л/моль.

$n(Cl_2) = \frac{V(Cl_2)}{V_m} = \frac{2,24 \text{ л}}{22,4 \text{ л/моль}} = 0,1$ моль.

Согласно уравнению реакции, количество вещества бромида натрия в два раза больше количества вещества хлора:

$n(NaBr) = 2 \cdot n(Cl_2) = 2 \cdot 0,1 \text{ моль} = 0,2$ моль.

Вычислим массу бромида натрия в исходной смеси. Молярная масса $NaBr$ равна:

$M(NaBr) = M(Na) + M(Br) = 23 + 80 = 103$ г/моль.

$m(NaBr) = n(NaBr) \cdot M(NaBr) = 0,2 \text{ моль} \cdot 103 \text{ г/моль} = 20,6$ г.

2. Взаимодействие с раствором нитрата серебра. Оба компонента смеси (и $NaCl$, и $NaBr$) реагируют с нитратом серебра с образованием нерастворимых осадков.

Уравнения реакций:

$NaCl + AgNO_3 \rightarrow AgCl\downarrow + NaNO_3$

$NaBr + AgNO_3 \rightarrow AgBr\downarrow + NaNO_3$

Вычислим массу чистого нитрата серебра в растворе:

$m(AgNO_3) = m_{р-ра}(AgNO_3) \cdot \omega(AgNO_3) = 850 \text{ г} \cdot 0,05 = 42,5$ г.

Найдем общее количество вещества нитрата серебра, которое реагирует со всей смесью. Молярная масса $AgNO_3$:

$M(AgNO_3) = M(Ag) + M(N) + 3 \cdot M(O) = 108 + 14 + 3 \cdot 16 = 170$ г/моль.

$n_{общ}(AgNO_3) = \frac{m(AgNO_3)}{M(AgNO_3)} = \frac{42,5 \text{ г}}{170 \text{ г/моль}} = 0,25$ моль.

Из уравнений реакций следует, что $AgNO_3$ реагирует как с $NaCl$, так и с $NaBr$ в мольном соотношении 1:1. Таким образом, общее количество вещества $AgNO_3$ равно сумме количеств веществ $NaCl$ и $NaBr$ в смеси.

$n_{общ}(AgNO_3) = n(NaCl) + n(NaBr)$

Поскольку мы уже нашли количество вещества бромида натрия ($n(NaBr) = 0,2$ моль), мы можем найти количество вещества хлорида натрия:

$n(NaCl) = n_{общ}(AgNO_3) - n(NaBr) = 0,25 \text{ моль} - 0,2 \text{ моль} = 0,05$ моль.

Теперь вычислим массу хлорида натрия в смеси. Молярная масса $NaCl$:

$M(NaCl) = M(Na) + M(Cl) = 23 + 35,5 = 58,5$ г/моль.

$m(NaCl) = n(NaCl) \cdot M(NaCl) = 0,05 \text{ моль} \cdot 58,5 \text{ г/моль} = 2,925$ г.

3. Определение массовой доли бромида натрия.

Найдем общую массу исходной смеси:

$m_{смеси} = m(NaBr) + m(NaCl) = 20,6 \text{ г} + 2,925 \text{ г} = 23,525$ г.

Рассчитаем массовую долю бромида натрия ($\omega(NaBr)$) в смеси:

$\omega(NaBr) = \frac{m(NaBr)}{m_{смеси}} \cdot 100\% = \frac{20,6 \text{ г}}{23,525 \text{ г}} \cdot 100\% \approx 87,56\%$

Ответ: массовая доля бромида натрия в исходной смеси составляет 87,56%.