Страница 196 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

7.27. Предложите последовательность реакций, при помощи которых из хлора можно получить его высший оксид.

Решение

Высший оксид хлора — это оксид, в котором хлор проявляет свою максимальную степень окисления, равную +7. Формула такого оксида — $Cl_2O_7$ (оксид хлора(VII) или дихлоргептаоксид).

Прямой синтез оксида хлора(VII) из простых веществ (хлора и кислорода) затруднен, поэтому для его получения необходимо провести последовательность химических превращений. Один из возможных путей синтеза включает следующие стадии:

1. Получение соли хлорноватистой кислоты, а затем хлората. Сначала хлор реагирует с холодным раствором щёлочи, образуя гипохлорит. Затем, при нагревании, гипохлорит диспропорционирует до хлората. Удобнее сразу провести реакцию хлора с горячим концентрированным раствором щёлочи (например, $KOH$) для получения хлората калия ($KClO_3$), в котором хлор имеет степень окисления +5.

   $3Cl_2 + 6KOH \xrightarrow{t^\circ} 5KCl + KClO_3 + 3H_2O$

2. Получение перхлората калия ($KClO_4$). Хлорат калия при нагревании (около 400-500°C) диспропорционирует с образованием перхлората калия, в котором хлор уже находится в высшей степени окисления +7, и хлорида калия.

   $4KClO_3 \xrightarrow{t^\circ} 3KClO_4 + KCl$

3. Получение хлорной кислоты ($HClO_4$). На перхлорат калия действуют сильной, менее летучей кислотой, такой как концентрированная серная кислота. В результате реакции обмена образуется хлорная кислота.

   $KClO_4 + H_2SO_4(\text{конц.}) \rightarrow KHSO_4 + HClO_4$

4. Получение оксида хлора(VII) ($Cl_2O_7$). Оксид хлора(VII) является кислотным оксидом, соответствующим хлорной кислоте (т.е. ее ангидридом). Для его получения необходимо отнять воду от хлорной кислоты с помощью сильного водоотнимающего средства, такого как оксид фосфора(V) ($P_4O_{10}$), проводя реакцию при охлаждении для предотвращения разложения взрывоопасных продуктов.

   $2HClO_4 \xrightarrow{P_4O_{10}, t<0^\circ C} Cl_2O_7 + H_2O$

Таким образом, предложенная последовательность из четырех реакций позволяет получить высший оксид хлора из элементарного хлора.

Ответ: Последовательность реакций для получения высшего оксида хлора ($Cl_2O_7$) из хлора ($Cl_2$):

1. Получение хлората калия: $3Cl_2 + 6KOH \xrightarrow{t^\circ} 5KCl + KClO_3 + 3H_2O$

2. Получение перхлората калия: $4KClO_3 \xrightarrow{t^\circ} 3KClO_4 + KCl$

3. Получение хлорной кислоты: $KClO_4 + H_2SO_4 \rightarrow KHSO_4 + HClO_4$

4. Получение оксида хлора(VII): $2HClO_4 \xrightarrow{P_4O_{10}} Cl_2O_7 + H_2O$

7.28. Как доказать, что хлорноватистая кислота обладает окислительными свойствами?

Окислительные свойства вещества проявляются в его способности принимать электроны от другого вещества (восстановителя) в ходе окислительно-восстановительной реакции. При этом окислитель восстанавливается, то есть степень окисления его атомов понижается.

Чтобы доказать, что хлорноватистая кислота ($HClO$) обладает окислительными свойствами, необходимо провести реакции, в которых она будет выступать в роли окислителя. Это можно подтвердить как теоретически, так и экспериментально.

Теоретическое обоснование:

В молекуле хлорноватистой кислоты ($H^{+1}Cl^xO^{-2}$) хлор имеет степень окисления +1. Это промежуточная положительная степень окисления для хлора, который может проявлять степени окисления от -1 до +7. Находясь в степени окисления +1, атом хлора может легко принимать электроны и переходить в более низкие степени окисления, чаще всего в -1. Эта способность принимать электроны и обуславливает сильные окислительные свойства хлорноватистой кислоты.

$Cl^{+1} + 2e^- \rightarrow Cl^{-1}$

Экспериментальное доказательство:

Для доказательства окислительных свойств $HClO$ можно использовать реакции с типичными восстановителями, которые сопровождаются наглядными изменениями (изменение цвета, выпадение осадка).

1. Взаимодействие с иодидом калия ($KI$)

При добавлении хлорноватистой кислоты к раствору иодида калия (в присутствии кислоты, например, $HCl$) происходит окисление бесцветных иодид-ионов ($I^-$) до свободного иода ($I_2$), который окрашивает раствор в бурый цвет. Если к раствору добавить крахмал, появится характерное темно-синее окрашивание.

Уравнение реакции:

$HClO + 2KI + HCl \rightarrow I_2 + 2KCl + H_2O$

В этой реакции хлор понижает свою степень окисления с +1 до -1 (восстанавливается), а иод повышает с -1 до 0 (окисляется):

$Cl^{+1} + 2e^- \rightarrow Cl^{-1}$ (окислитель)

$2I^{-1} - 2e^- \rightarrow I_2^0$ (восстановитель)

2. Обесцвечивание красителей

Сильные окислительные свойства хлорноватистой кислоты проявляются в ее способности обесцвечивать многие органические красители (например, индиго, лакмус, чернила). При добавлении раствора $HClO$ к окрашенному веществу происходит разрушение (окисление) его молекул, отвечающих за цвет, что приводит к исчезновению окраски. Это свойство лежит в основе отбеливающего действия "хлорной воды".

3. Взаимодействие с сероводородом ($H_2S$)

При пропускании сероводорода через раствор хлорноватистой кислоты сера, имеющая степень окисления -2, окисляется до свободной серы (степень окисления 0), которая выпадает в виде желтого осадка.

Уравнение реакции:

$HClO + H_2S \rightarrow S \downarrow + HCl + H_2O$

Здесь хлор также является окислителем ($Cl^{+1} \rightarrow Cl^{-1}$), а сера - восстановителем ($S^{-2} \rightarrow S^0$).

Ответ:
Чтобы доказать, что хлорноватистая кислота обладает окислительными свойствами, необходимо провести реакцию с сильным восстановителем. Например, можно добавить раствор хлорноватистой кислоты к раствору иодида калия – в результате выделится иод, который окрасит раствор в бурый цвет (или в синий в присутствии крахмала). Также можно продемонстрировать ее отбеливающее действие на органические красители, что также является результатом окислительного процесса. Проведение любой из этих реакций с видимым эффектом доказывает, что хлорноватистая кислота является окислителем.

7.29. При помощи химических реакций различите растворы хлорида, гипохлорита и хлората натрия.

Для того чтобы различить водные растворы хлорида натрия ($NaCl$), гипохлорита натрия ($NaClO$) и хлората натрия ($NaClO_3$), необходимо провести ряд качественных химических реакций, основанных на различных свойствах анионов $Cl^-$, $ClO^-$ и $ClO_3^-$.

Решение

План распознавания веществ можно разделить на два этапа.

Этап 1. Идентификация раствора гипохлорита натрия ($NaClO$).

Гипохлорит-ион ($ClO^-$) является сильным окислителем и неустойчив в кислой среде. Это свойство можно использовать для его обнаружения.

Отберем в три пробирки пробы из каждого раствора. В каждую пробирку добавим несколько капель разбавленной серной кислоты ($H_2SO_4$).

• В пробирке с раствором гипохлорита натрия будет наблюдаться выделение желто-зеленого газа с резким запахом – хлора ($Cl_2$). Это происходит из-за того, что в кислой среде образуется неустойчивая хлорноватистая кислота ($HClO$), которая разлагается с выделением хлора (особенно в присутствии хлорид-ионов, которые часто являются примесью).
  $2NaClO + H_2SO_4 \rightarrow Na_2SO_4 + 2HClO$
  $HClO + H^+ + Cl^- \rightarrow Cl_2 \uparrow + H_2O$
• В пробирках с растворами хлорида натрия и хлората натрия видимых изменений при добавлении разбавленной кислоты при комнатной температуре не произойдет.

Таким образом, пробирка, в которой выделился газ, содержит раствор гипохлорита натрия.

Этап 2. Различение растворов хлорида натрия ($NaCl$) и хлората натрия ($NaClO_3$).

После идентификации гипохлорита у нас остаются два раствора. Для их различения используем качественную реакцию на хлорид-ион с помощью раствора нитрата серебра ($AgNO_3$).

В две пробирки с оставшимися растворами добавим несколько капель раствора нитрата серебра. Для чистоты эксперимента можно предварительно подкислить растворы несколькими каплями азотной кислоты ($HNO_3$).

• В пробирке с раствором хлорида натрия немедленно выпадет обильный белый творожистый осадок хлорида серебра ($AgCl$):
  $NaCl + AgNO_3 \rightarrow AgCl \downarrow + NaNO_3$
• В пробирке с раствором хлората натрия никаких видимых изменений не произойдет, так как хлорат серебра ($AgClO_3$) хорошо растворим в воде.

Пробирка, в которой выпал белый осадок, содержит раствор хлорида натрия, а пробирка без изменений – раствор хлората натрия.

Ответ:

1. Для обнаружения гипохлорита натрия к пробам всех трех растворов добавляют разбавленную кислоту (например, $H_2SO_4$). В растворе $NaClO$ выделится газ хлор ($Cl_2$).
2. Для различения оставшихся растворов хлорида и хлората натрия к их пробам добавляют раствор нитрата серебра ($AgNO_3$). В растворе $NaCl$ выпадет белый творожистый осадок $AgCl$, а в растворе $NaClO_3$ видимых изменений не будет.

7.30. Как можно выделить иод из иодида калия? Приведите три способа. Запишите уравнения реакций.

Выделить иод из иодида калия ($KI$) можно с помощью окислительно-восстановительных реакций, в которых иодид-ион ($I^-$) окисляется до молекулярного иода ($I_2$). Вот три способа это сделать.

Способ 1. Вытеснение более активным галогеном

Галогены, расположенные в периодической таблице выше иода (хлор $Cl_2$ или бром $Br_2$), являются более сильными окислителями. Они способны вытеснять иод из растворов его солей. Например, при пропускании газообразного хлора через раствор иодида калия происходит реакция замещения с образованием свободного иода.

В ходе реакции иодид-ионы окисляются, а молекулы хлора восстанавливаются:

Окисление: $2I^- - 2e^- \rightarrow I_2$

Восстановление: $Cl_2 + 2e^- \rightarrow 2Cl^-$

Суммарное уравнение реакции:

$2KI + Cl_2 \rightarrow 2KCl + I_2 \downarrow$

Ответ: Реакция с хлором: $2KI + Cl_2 \rightarrow 2KCl + I_2$.

Способ 2. Окисление сильным окислителем в кислой среде

Иодид-ионы можно окислить сильными окислителями, такими как перманганат калия ($KMnO_4$), в кислой среде (например, в растворе серной кислоты $H_2SO_4$). В результате реакции фиолетовый раствор перманганата обесцвечивается, так как ион $MnO_4^-$ восстанавливается до бесцветного иона $Mn^{2+}$, и образуется молекулярный иод.

Полуреакции процесса:

Окисление: $2I^- - 2e^- \rightarrow I_2$

Восстановление: $MnO_4^- + 8H^+ + 5e^- \rightarrow Mn^{2+} + 4H_2O$

Молекулярное уравнение реакции:

$10KI + 2KMnO_4 + 8H_2SO_4 \rightarrow 5I_2 \downarrow + 2MnSO_4 + 6K_2SO_4 + 8H_2O$

Ответ: Реакция с перманганатом калия в кислой среде: $10KI + 2KMnO_4 + 8H_2SO_4 \rightarrow 5I_2 + 2MnSO_4 + 6K_2SO_4 + 8H_2O$.

Способ 3. Электролиз водного раствора иодида калия

При пропускании постоянного электрического тока через водный раствор иодида калия на аноде (положительно заряженном электроде) происходит окисление иодид-ионов с образованием иода. На катоде (отрицательно заряженном электроде) происходит восстановление воды, а не ионов калия, так как калий — очень активный металл.

Процессы на электродах:

Анод (+): $2I^- - 2e^- \rightarrow I_2$

Катод (-): $2H_2O + 2e^- \rightarrow H_2 \uparrow + 2OH^-$

Суммарное уравнение электролиза:

$2KI + 2H_2O \xrightarrow{\text{электролиз}} I_2 + H_2 \uparrow + 2KOH$

Ответ: Электролиз водного раствора: $2KI + 2H_2O \xrightarrow{\text{электролиз}} I_2 + H_2 + 2KOH$.

7.31. Как осуществить следующие превращения?

$\mathrm{а}) \mathrm{КСl}⟶\mathrm{НСl}⟶{\mathrm{Сl}}_2⟶\mathrm{Ва}{\left({\mathrm{СlО}}_3\right)}_2⟶{\mathrm{НСlО}}_3⟶{\mathrm{Сl}}_2$

$\mathrm{б}) {\mathrm{КСlО}}_3⟶\mathrm{КСl}⟶{\mathrm{Сl}}_2⟶{\mathrm{FeCl}}_3⟶\mathrm{AgCl}⟶{\mathrm{Cl}}_2$

а) $KCl \rightarrow HCl \rightarrow Cl_2 \rightarrow Ba(ClO_3)_2 \rightarrow HClO_3 \rightarrow Cl_2$

Для осуществления данной цепи превращений можно провести следующие химические реакции:

1. Получение хлороводорода (HCl) из хлорида калия (KCl). На твердый хлорид калия действуют концентрированной серной кислотой при нагревании:

$2KCl_{(тв)} + H_2SO_4_{(конц)} \xrightarrow{t} K_2SO_4 + 2HCl \uparrow$

2. Получение хлора ($Cl_2$) из хлороводорода (HCl). Хлор можно получить окислением концентрированной соляной кислоты сильным окислителем, например, диоксидом марганца ($MnO_2$):

$MnO_2 + 4HCl_{(конц)} \xrightarrow{t} MnCl_2 + Cl_2 \uparrow + 2H_2O$

3. Получение хлората бария ($Ba(ClO_3)_2$) из хлора ($Cl_2$). Это реакция диспропорционирования хлора в горячем концентрированном растворе гидроксида бария ($Ba(OH)_2$):

$6Cl_2 + 6Ba(OH)_2_{(гор., конц.)} \rightarrow Ba(ClO_3)_2 + 5BaCl_2 + 6H_2O$

4. Получение хлорноватой кислоты ($HClO_3$) из хлората бария ($Ba(ClO_3)_2$). Для этого проводят реакцию ионного обмена с серной кислотой. Образующийся сульфат бария ($BaSO_4$) является нерастворимым осадком, который можно отделить фильтрованием:

$Ba(ClO_3)_2 + H_2SO_4 \rightarrow 2HClO_3 + BaSO_4 \downarrow$

5. Получение хлора ($Cl_2$) из хлорноватой кислоты ($HClO_3$). Это реакция сопропорционирования, в которой хлорноватая кислота реагирует с соляной кислотой:

$HClO_3 + 5HCl \rightarrow 3Cl_2 \uparrow + 3H_2O$

Ответ:

$2KCl + H_2SO_4 \rightarrow K_2SO_4 + 2HCl$

$MnO_2 + 4HCl \rightarrow MnCl_2 + Cl_2 + 2H_2O$

$6Cl_2 + 6Ba(OH)_2 \rightarrow Ba(ClO_3)_2 + 5BaCl_2 + 6H_2O$

$Ba(ClO_3)_2 + H_2SO_4 \rightarrow 2HClO_3 + BaSO_4$

$HClO_3 + 5HCl \rightarrow 3Cl_2 + 3H_2O$

б) $KClO_3 \rightarrow KCl \rightarrow Cl_2 \rightarrow FeCl_3 \rightarrow AgCl \rightarrow Cl_2$

Для осуществления данной цепи превращений можно провести следующие химические реакции:

1. Получение хлорида калия (KCl) из хлората калия ($KClO_3$). Хлорид калия получают каталитическим (катализатор $MnO_2$) разложением хлората калия при нагревании:

$2KClO_3 \xrightarrow{MnO_2, t} 2KCl + 3O_2 \uparrow$

2. Получение хлора ($Cl_2$) из хлорида калия (KCl). Можно провести электролиз расплава хлорида калия. Другой способ — окисление хлорида калия в кислой среде, например, с помощью диоксида марганца и серной кислоты:

$2KCl + MnO_2 + 2H_2SO_4 \xrightarrow{t} Cl_2 \uparrow + K_2SO_4 + MnSO_4 + 2H_2O$

3. Получение хлорида железа(III) ($FeCl_3$) из хлора ($Cl_2$). Реакция протекает при нагревании металлического железа в токе хлора:

$2Fe + 3Cl_2 \xrightarrow{t} 2FeCl_3$

4. Получение хлорида серебра (AgCl) из хлорида железа(III) ($FeCl_3$). Проводится реакция ионного обмена с растворимой солью серебра, например, нитратом серебра ($AgNO_3$). Хлорид серебра выпадает в виде белого творожистого осадка:

$FeCl_3 + 3AgNO_3 \rightarrow 3AgCl \downarrow + Fe(NO_3)_3$

5. Получение хлора ($Cl_2$) из хлорида серебра (AgCl). Хлорид серебра разлагается под действием света (фотохимическое разложение):

$2AgCl \xrightarrow{h\nu} 2Ag + Cl_2 \uparrow$

Ответ:

$2KClO_3 \rightarrow 2KCl + 3O_2$

$2KCl + MnO_2 + 2H_2SO_4 \rightarrow Cl_2 + K_2SO_4 + MnSO_4 + 2H_2O$

$2Fe + 3Cl_2 \rightarrow 2FeCl_3$

$FeCl_3 + 3AgNO_3 \rightarrow 3AgCl + Fe(NO_3)_3$

$2AgCl \rightarrow 2Ag + Cl_2$

7.32. Как можно получить хлороводород, имея в распоряжении хлорид натрия, фосфорный ангидрид и воду? Запишите уравнения реакций.

Решение

Для получения хлороводорода ($HCl$) необходимо подействовать на его соль, в данном случае хлорид натрия ($NaCl$), сильной и, что важно, нелетучей кислотой. Среди имеющихся реагентов такой кислоты нет, однако ее можно получить, проведя предварительную реакцию.

Процесс получения хлороводорода можно разбить на два этапа:

1. Синтез фосфорной кислоты. Фосфорный ангидрид (оксид фосфора(V), $P_2O_5$) является кислотным оксидом. При его взаимодействии с водой ($H_2O$) образуется ортофосфорная кислота ($H_3PO_4$). Эта кислота является нелетучей.

Уравнение реакции:

$P_2O_5 + 3H_2O \rightarrow 2H_3PO_4$

2. Получение хлороводорода. Далее, полученной концентрированной фосфорной кислотой действуют на твердый хлорид натрия при нагревании. Так как фосфорная кислота нелетучая, она способна вытеснить летучую соляную кислоту (газообразный хлороводород) из ее соли.

Уравнение реакции:

$NaCl_{(тв)} + H_3PO_{4(конц)} \xrightarrow{t} NaH_2PO_4 + HCl\uparrow$

В результате реакции образуется гидрофосфат натрия и выделяется газообразный хлороводород.

Ответ:

Чтобы получить хлороводород, необходимо сначала синтезировать фосфорную кислоту, а затем использовать ее для вытеснения хлороводорода из хлорида натрия. Уравнения реакций:

1. $P_2O_5 + 3H_2O \rightarrow 2H_3PO_4$

2. $NaCl + H_3PO_4 \xrightarrow{t} NaH_2PO_4 + HCl\uparrow$

7.33. Объясните, почему раствор гипохлорита натрия мылкий на ощупь, а раствор хлорида или хлората натрия таким свойством не обладает.

Ощущение мылкости раствора на ощупь является характерным признаком щелочной среды. Это ощущение возникает из-за реакции омыления (гидролиза) жиров, которые всегда присутствуют на коже человека, под действием гидроксид-ионов ($OH^-$). Чтобы определить, почему растворы упомянутых солей ведут себя по-разному, необходимо проанализировать их взаимодействие с водой, то есть процесс гидролиза.

Гипохлорит натрия ($NaOCl$) — это соль, образованная сильным основанием, гидроксидом натрия ($NaOH$), и слабой кислотой, хлорноватистой кислотой ($HClO$). При растворении в воде гипохлорит натрия диссоциирует на ионы $Na^+$ и $OCl^-$. Анион слабой кислоты, гипохлорит-ион ($OCl^-$), вступает в реакцию гидролиза с водой:
$OCl^- + H_2O \rightleftharpoons HClO + OH^-$
В результате этой обратимой реакции в растворе образуется избыток гидроксид-ионов ($OH^-$), что приводит к созданию щелочной среды ($pH > 7$). Именно эти гидроксид-ионы взаимодействуют с жирами на коже, вызывая ощущение мылкости.

В отличие от гипохлорита, хлорид натрия ($NaCl$) и хлорат натрия ($NaClO_3$) являются солями, образованными сильным основанием ($NaOH$) и сильными кислотами — соляной ($HCl$) и хлорноватой ($HClO_3$) соответственно. При растворении этих солей в воде они диссоциируют на ионы ($Na^+$, $Cl^-$ и $ClO_3^-$), которые являются ионами сильных электролитов. Ни катион $Na^+$, ни анионы $Cl^-$ и $ClO_3^-$ не вступают в реакцию с водой (не гидролизуются), поскольку соответствующие им кислота и основание являются сильными. В результате концентрации ионов $H^+$ и $OH^-$ в растворе остаются равными, как и в чистой воде. Среда таких растворов нейтральна ($pH \approx 7$), и они не обладают мылкостью.

Ответ: Раствор гипохлорита натрия ($NaOCl$) мылкий на ощупь, потому что эта соль, образованная сильным основанием и слабой кислотой, подвергается гидролизу по аниону. В результате гидролиза в растворе образуются гидроксид-ионы ($OH^-$), которые создают щелочную среду и вызывают омыление жиров на коже. Растворы хлорида натрия ($NaCl$) и хлората натрия ($NaClO_3$) образованы сильным основанием и сильными кислотами, поэтому они не гидролизуются, их среда нейтральна, и они не обладают мылкостью.

7.34. Объясните, почему плавиковая кислота образует кислые соли.

Плавиковая (фтороводородная) кислота, имея химическую формулу $HF$, формально является одноосновной, так как её молекула содержит только один атом водорода, способный к замещению на металл. Одноосновные кислоты, например, соляная ($HCl$) или азотная ($HNO_3$), как правило, образуют только средние соли, так как их полная нейтрализация происходит в одну стадию.

Однако плавиковая кислота является исключением из этого правила из-за уникальных свойств атома фтора. Фтор — самый электроотрицательный элемент, что приводит к образованию очень прочных водородных связей между молекулами $HF$. В результате в водном растворе (особенно в концентрированном) происходит ассоциация молекул, ведущая к образованию устойчивых полимерных цепей и, что наиболее важно, комплексных анионов, в первую очередь дигидрофторид-иона (или бифторид-иона) $[HF_2]^-$.

Этот комплексный ион образуется при взаимодействии недиссоциированной молекулы кислоты $HF$ с фторид-ионом $F^-$, который появляется либо при диссоциации самой кислоты, либо в ходе её реакции с основанием. Процесс описывается равновесием:

$HF + F^- \rightleftharpoons [HF_2]^-$

Благодаря образованию этого стабильного аниона, плавиковая кислота в растворе фактически ведет себя как двухосновная кислота ($H_2F_2$). Поэтому при взаимодействии с основаниями в стехиометрическом соотношении 2 моль кислоты на 1 моль одновалентного основания (например, $KOH$) происходит неполная нейтрализация с образованием кислой соли, содержащей анион $[HF_2]^-$:

$2HF + KOH \rightarrow K[HF_2] + H_2O$

Соединение $K[HF_2]$ называется гидрофторидом калия и является классическим примером кислой соли, образованной одноосновной кислотой. Другие галогеноводородные кислоты ($HCl$, $HBr$, $HI$) не способны к образованию таких прочных водородных связей и подобных комплексных ионов, поэтому кислых солей они не образуют.

Ответ: Плавиковая кислота образует кислые соли, так как из-за очень сильных водородных связей её молекулы в растворе ассоциируют с фторид-ионами, образуя устойчивые комплексные анионы, в первую очередь дигидрофторид-ион $[HF_2]^-$. Это придаёт ей свойства многоосновной кислоты, способной к ступенчатой диссоциации и образованию кислых солей (гидрофторидов) при неполной нейтрализации.

7.35. Как различить растворы гидрофторида, фторида и хлорида натрия, используя один реагент?

Дано:

Растворы: гидрофторид натрия ($NaHF_2$), фторид натрия ($NaF$), хлорид натрия ($NaCl$).

Найти:

Один реагент, позволяющий различить все три раствора.

Решение:

Для различения данных растворов необходимо проанализировать их свойства. Все три вещества являются солями натрия, но их водные растворы имеют разную реакцию среды (pH) из-за гидролиза или диссоциации анионов.

• Раствор хлорида натрия ($NaCl$) нейтрален ($pH \approx 7$), так как он образован сильным основанием ($NaOH$) и сильной кислотой ($HCl$) и не подвергается гидролизу.

• Раствор фторида натрия ($NaF$) имеет щелочную среду ($pH > 7$). Он образован сильным основанием ($NaOH$) и слабой кислотой ($HF$), поэтому подвергается гидролизу по аниону:
$F^- + H_2O \rightleftharpoons HF + OH^-$

• Раствор гидрофторида натрия ($NaHF_2$) имеет кислую среду ($pH < 7$). Эта кислая соль диссоциирует на ионы $Na^+$ и $HF_2^-$. Ион гидрофторида, в свою очередь, находится в равновесии с плавиковой кислотой и фторид-ионом, что и обуславливает кислую реакцию:
$HF_2^- \rightleftharpoons HF + F^-$

Учитывая различия в pH растворов и в анионном составе, можно подобрать реагент, который будет по-разному взаимодействовать с каждым из веществ. Таким реагентом является раствор хлорида железа(III) ($FeCl_3$). Сам по себе этот раствор имеет желто-коричневую окраску из-за присутствия гидратированных ионов $Fe^{3+}$.

Проведем мысленный эксперимент, добавляя по каплям раствор $FeCl_3$ в пробирки с исследуемыми растворами:

1. В пробирке с раствором хлорида натрия ($NaCl$):
Никакой химической реакции не произойдет, так как все возможные продукты обмена растворимы и являются сильными электролитами. Раствор в пробирке просто приобретет желто-коричневую окраску реагента.
$FeCl_3 + NaCl \rightarrow реакция \ не \ идет$

2. В пробирке с раствором фторида натрия ($NaF$):
В щелочной среде этого раствора ионы железа(III) образуют нерастворимый гидроксид железа(III), который выпадает в виде объемного осадка красно-бурого цвета.
Уравнение реакции:
$FeCl_3 + 3NaF + 3H_2O \rightarrow Fe(OH)_3\downarrow + 3NaCl + 3HF$

3. В пробирке с раствором гидрофторида натрия ($NaHF_2$):
В кислой среде этого раствора осадок гидроксида железа(III) не образуется. Вместо этого ионы $Fe^{3+}$ вступают в реакцию с фторид-ионами, образуя очень устойчивый и бесцветный комплексный ион гексафтороферрата(III) — $[FeF_6]^{3-}$. В результате этого процесса исходная желто-коричневая окраска, присущая ионам $Fe^{3+}$, исчезает, и раствор становится бесцветным.
Уравнение реакции:
$FeCl_3 + 6NaHF_2 \rightarrow Na_3[FeF_6] + 3NaCl + 6HF$

Таким образом, использование раствора хлорида железа(III) позволяет получить три различных, легко наблюдаемых аналитических сигнала (окрашивание, выпадение осадка, обесцвечивание) и однозначно идентифицировать каждый из трех исходных растворов.

Ответ:

Для различения растворов гидрофторида натрия, фторида натрия и хлорида натрия можно использовать один реагент — раствор хлорида железа(III) ($FeCl_3$). При его добавлении наблюдаются следующие эффекты:
1. С раствором хлорида натрия ($NaCl$) — видимых изменений нет, раствор окрашивается в желто-коричневый цвет.
2. С раствором фторида натрия ($NaF$) — выпадает красно-бурый осадок ($Fe(OH)_3$).
3. С раствором гидрофторида натрия ($NaHF_2$) — раствор обесцвечивается из-за образования бесцветного комплекса $[FeF_6]^{3-}$.

7.36. К водному раствору иодида натрия по каплям прибавляют хлорную воду. Объясните, почему вначале раствор окрашивается в коричневый цвет, затем в жёлтый, а в конце концов обесцвечивается.

Решение

Наблюдаемые изменения цвета раствора при добавлении хлорной воды к раствору иодида натрия объясняются последовательным протеканием нескольких окислительно-восстановительных реакций. Хлор является более активным галогеном и, следовательно, более сильным окислителем, чем иод.

Окрашивание раствора в коричневый цвет

На первом этапе при добавлении хлорной воды ($Cl_2$) происходит окисление бесцветных иодид-ионов ($I^−$) до молекулярного иода ($I_2$).

Уравнение реакции: $Cl_2 + 2NaI \rightarrow 2NaCl + I_2$

Образовавшийся молекулярный иод ($I_2$) вступает в реакцию с еще не прореагировавшими иодид-ионами ($I^−$), которые находятся в избытке, образуя комплексные трийодид-ионы ($I_3^−$).

Уравнение реакции: $I_2 + I^− \rightleftharpoons I_3^−$

Именно трийодид-ион придает водному раствору характерную интенсивную коричневую (бурую) окраску.

Изменение окраски на жёлтую

По мере дальнейшего прибавления хлорной воды концентрация иодид-ионов ($I^−$) в растворе снижается, так как они расходуются в первой реакции. В соответствии с принципом Ле Шателье, равновесие реакции образования трийодид-иона смещается влево. В результате концентрация коричневых ионов $I_3^−$ падает, и в растворе начинает преобладать молекулярный иод ($I_2$). Водный раствор иода имеет жёлтую окраску, поэтому цвет всей системы меняется с коричневого на жёлтый.

Обесцвечивание раствора

После того как все иодид-ионы окислились до молекулярного иода, избыток сильного окислителя — хлора — начинает окислять сам иод ($I_2$) до более высокой степени окисления +5, образуя бесцветные соединения — иодноватую кислоту ($HIO_3$) или её соли, иодаты ($IO_3^−$).

Уравнение реакции: $5Cl_2 + I_2 + 6H_2O \rightarrow 2HIO_3 + 10HCl$

Так как все продукты этой реакции (иодноватая кислота, соляная кислота, а также хлорид натрия из первой реакции) бесцветны, жёлтая окраска, обусловленная присутствием иода, исчезает, и раствор в конечном итоге становится бесцветным.

Ответ: Вначале раствор становится коричневым из-за образования трийодид-ионов ($I_3^−$) при реакции выделившегося иода с избытком иодид-ионов. Затем, по мере расходования иодид-ионов, равновесие смещается, и цвет раствора меняется на жёлтый, характерный для водного раствора молекулярного иода ($I_2$). В конце, в избытке хлорной воды, иод окисляется до бесцветных иодат-ионов ($IO_3^−$), что приводит к полному обесцвечиванию раствора.

7.37. Смесь растворов хлората и хлорида натрия подкислили серной кислотой. Что наблюдается? Запишите уравнение реакции.

Решение

При подкислении смеси растворов хлората натрия ($NaClO_3$) и хлорида натрия ($NaCl$) серной кислотой происходит окислительно-восстановительная реакция. В кислой среде хлорат-ион ($ClO_3^-$), где хлор находится в степени окисления +5, выступает в роли сильного окислителя. Хлорид-ион ($Cl^-$) со степенью окисления хлора -1 является восстановителем. Протекает реакция конпропорционирования, в ходе которой образуется простое вещество — хлор ($Cl_2$), где степень окисления хлора равна 0.

Наблюдаемым явлением будет выделение желто-зеленого газа с резким, удушливым запахом, что характерно для хлора.

Для составления уравнения реакции используем метод электронного баланса, записывая полуреакции окисления и восстановления:

$2Cl^{-1} - 2e^- \rightarrow Cl_2^0 \quad|\quad 5 \quad$ (окисление, восстановитель)
$2Cl^{+5} + 10e^- \rightarrow Cl_2^0 \quad|\quad 1 \quad$ (восстановление, окислитель)

Из баланса следует, что на 1 моль ионов $ClO_3^-$ реагирует 5 моль ионов $Cl^-$. Запишем полное ионное уравнение, уравнивая атомы кислорода и водорода с помощью ионов $H^+$ и молекул $H_2O$:

$ClO_3^- + 5Cl^- + 6H^+ = 3Cl_2\uparrow + 3H_2O$

В молекулярном виде, с учетом ионов-наблюдателей ($Na^+$ и $SO_4^{2-}$), уравнение реакции выглядит так:

$NaClO_3 + 5NaCl + 3H_2SO_4 = 3Cl_2\uparrow + 3Na_2SO_4 + 3H_2O$

Ответ: Наблюдается выделение желто-зеленого газа с резким запахом. Уравнение реакции: $NaClO_3 + 5NaCl + 3H_2SO_4 = 3Cl_2\uparrow + 3Na_2SO_4 + 3H_2O$.

7.38. Смесь хлора и хлороводорода объёмом 11,2 л пропустили через трубку с железными опилками. Масса трубки увеличилась на 21,3 г. Определите состав исходной смеси.

Дано:
V(смеси Cl₂ и HCl) = 11,2 л
Δm(трубки) = 21,3 г

Найти:
Состав исходной смеси (объемные доли φ(Cl₂) и φ(HCl)).

Решение:
При пропускании смеси хлора и хлороводорода через трубку с железными опилками протекают следующие химические реакции (предполагаем, что реакции протекают при нагревании):

1) Реакция железа с хлором с образованием хлорида железа(III):
$2Fe + 3Cl_2 \rightarrow 2FeCl_3$

2) Реакция железа с хлороводородом с образованием хлорида железа(II) и водорода:
$Fe + 2HCl \rightarrow FeCl_2 + H_2 \uparrow$

Увеличение массы трубки происходит за счет массы поглощенных газов за вычетом массы выделившихся газообразных продуктов.

Пусть в исходной смеси было $x$ моль хлора ($Cl_2$) и $y$ моль хлороводорода ($HCl$).

Так как объем смеси газов дан без указания условий, принимаем их за нормальные (н.у.). Молярный объем газа при н.у. $V_m = 22,4$ л/моль.Общее количество вещества в смеси газов:$n(смеси) = \frac{V(смеси)}{V_m} = \frac{11,2 \text{ л}}{22,4 \text{ л/моль}} = 0,5 \text{ моль}$

Отсюда получаем первое уравнение системы:$x + y = 0,5$

Теперь рассмотрим изменение массы трубки. Увеличение массы ($\Delta m$) равно массе прореагировавшего хлора ($m(Cl_2)$) и хлороводорода ($m(HCl)$) за вычетом массы выделившегося водорода ($m(H_2)$).$\Delta m = m(Cl_2) + m(HCl) - m(H_2)$

Выразим массы через $x$ и $y$:$M(Cl_2) = 71 \text{ г/моль} \Rightarrow m(Cl_2) = 71x$ г.
$M(HCl) = 36,5 \text{ г/моль} \Rightarrow m(HCl) = 36,5y$ г.

Согласно уравнению реакции (2), из $2$ моль $HCl$ образуется $1$ моль $H_2$. Следовательно, из $y$ моль $HCl$ образуется $y/2$ моль $H_2$.$M(H_2) = 2 \text{ г/моль} \Rightarrow m(H_2) = \frac{y}{2} \cdot 2 = y$ г.

Подставим выражения для масс в формулу для $\Delta m$:$\Delta m = 71x + 36,5y - y = 71x + 35,5y$

По условию, $\Delta m = 21,3$ г. Получаем второе уравнение системы:$71x + 35,5y = 21,3$

Решим систему из двух уравнений:$\begin{cases} x + y = 0,5 \\ 71x + 35,5y = 21,3 \end{cases}$

Из первого уравнения выразим $y$: $y = 0,5 - x$.Подставим это выражение во второе уравнение:$71x + 35,5(0,5 - x) = 21,3$
$71x + 17,75 - 35,5x = 21,3$
$35,5x = 21,3 - 17,75$
$35,5x = 3,55$
$x = \frac{3,55}{35,5} = 0,1 \text{ моль}$

Теперь найдем $y$:$y = 0,5 - x = 0,5 - 0,1 = 0,4 \text{ моль}$

Таким образом, в исходной смеси содержалось $n(Cl_2) = 0,1$ моль и $n(HCl) = 0,4$ моль.

Состав смеси можно выразить в объемных долях ($\phi$), которые для идеальных газов равны мольным долям:$\phi(Cl_2) = \frac{n(Cl_2)}{n(смеси)} = \frac{0,1 \text{ моль}}{0,5 \text{ моль}} = 0,2$, или 20%.
$\phi(HCl) = \frac{n(HCl)}{n(смеси)} = \frac{0,4 \text{ моль}}{0,5 \text{ моль}} = 0,8$, или 80%.

Можно также найти объемы газов в исходной смеси:$V(Cl_2) = n(Cl_2) \cdot V_m = 0,1 \text{ моль} \cdot 22,4 \text{ л/моль} = 2,24 \text{ л}$.
$V(HCl) = n(HCl) \cdot V_m = 0,4 \text{ моль} \cdot 22,4 \text{ л/моль} = 8,96 \text{ л}$.

Ответ: состав исходной смеси: объемная доля хлора $\phi(Cl_2) = 20\%$ (2,24 л), объемная доля хлороводорода $\phi(HCl) = 80\%$ (8,96 л).

7.39. Плотность брома при 20 °C равна 3,12 г/мл. Сколько молекул брома содержится в 1 мл жидкого брома?

Дано:

Плотность брома: $\rho = 3,12 \text{ г/мл}$
Объем брома: $V = 1 \text{ мл}$
Постоянная Авогадро: $N_A \approx 6,022 \cdot 10^{23} \text{ моль}^{-1}$

$\rho = 3,12 \frac{\text{г}}{\text{мл}} = 3,12 \frac{10^{-3} \text{ кг}}{10^{-6} \text{ м}^3} = 3120 \frac{\text{кг}}{\text{м}^3}$
$V = 1 \text{ мл} = 1 \text{ см}^3 = 10^{-6} \text{ м}^3$

Найти:

Число молекул брома $N$

Решение:

Для решения задачи необходимо выполнить следующие шаги: найти массу брома, его количество вещества (в молях) и затем, используя постоянную Авогадро, рассчитать число молекул.

1. Найдем массу $m$ для заданного объема $V$ и плотности $\rho$ по формуле:

$m = \rho \cdot V$

Подставим известные значения:

$m = 3,12 \frac{\text{г}}{\text{мл}} \cdot 1 \text{ мл} = 3,12 \text{ г}$

2. Бром — это двухатомная молекула ($Br_2$). Найдем ее молярную массу $M$. Атомная масса одного атома брома (Br) согласно периодической таблице химических элементов равна приблизительно 79,9 г/моль. Молярная масса молекулы $Br_2$ будет в два раза больше:

$M(Br_2) = 2 \cdot M(Br) = 2 \cdot 79,9 \frac{\text{г}}{\text{моль}} = 159,8 \frac{\text{г}}{\text{моль}}$

3. Рассчитаем количество вещества $\nu$ (число молей) брома, содержащееся в массе 3,12 г, по формуле:

$\nu = \frac{m}{M}$

$\nu = \frac{3,12 \text{ г}}{159,8 \text{ г/моль}} \approx 0,019524 \text{ моль}$

4. Зная количество вещества, найдем число молекул $N$, используя постоянную Авогадро $N_A$, которая связывает количество вещества с числом частиц:

$N = \nu \cdot N_A$

$N \approx 0,019524 \text{ моль} \cdot 6,022 \cdot 10^{23} \text{ моль}^{-1} \approx 1,1757 \cdot 10^{22} \text{ молекул}$

Округлим полученный результат до трех значащих цифр, так как исходное значение плотности дано с такой же точностью:

$N \approx 1,18 \cdot 10^{22} \text{ молекул}$

Ответ: в 1 мл жидкого брома содержится $1,18 \cdot 10^{22}$ молекул.

7.40. Как очистить хлорид натрия от примеси бромида натрия?

Решение

Очистить хлорид натрия ($NaCl$) от примеси бромида натрия ($NaBr$) можно химическим методом, который основан на различии в химической активности галогенов. Хлор является более активным галогеном, чем бром, и поэтому способен вытеснять его из солей.

Процесс очистки состоит из следующих шагов:
1. Смесь солей (хлорид натрия с примесью бромида натрия) растворяют в воде.
2. Через полученный раствор пропускают газообразный хлор ($Cl_2$). Хлор вступает в реакцию с бромидом натрия, вытесняя бром:
$2NaBr + Cl_2 \\rightarrow 2NaCl + Br_2$
В результате этой реакции весь бромид натрия, содержавшийся в качестве примеси, превращается в хлорид натрия.
3. Образовавшийся в ходе реакции молекулярный бром ($Br_2$), а также избыток непрореагировавшего хлора, растворяются в воде. Чтобы удалить их из раствора, его необходимо прокипятить. Так как бром и хлор являются летучими веществами, они испарятся при нагревании.
4. После кипячения в растворе останется только чистый хлорид натрия.
5. Чтобы получить чистый $NaCl$ в твердом виде, воду из раствора выпаривают.

Ответ: Необходимо растворить смесь в воде, пропустить через раствор газообразный хлор для превращения бромида натрия в хлорид натрия, затем прокипятить раствор для удаления образовавшегося брома и избытка хлора, и в конце выпарить воду, чтобы получить чистый кристаллический хлорид натрия.

7.41. Как доказать наличие примеси бромида натрия в сульфате натрия; хлориде натрия?

В сульфате натрия

Для обнаружения примеси бромида натрия ($NaBr$) в сульфате натрия ($Na_2SO_4$) можно использовать качественную реакцию на бромид-ион. Поскольку сульфат-ионы не мешают проведению реакции, можно применить один из следующих методов.

Метод 1: Реакция с нитратом серебра

1. Растворить небольшое количество образца в дистиллированной воде.
2. Подкислить полученный раствор разбавленной азотной кислотой ($HNO_3$). Это необходимо для того, чтобы предотвратить выпадение в осадок других солей серебра (например, карбоната), которые могут образоваться в нейтральной или щелочной среде.
3. Добавить к раствору несколько капель раствора нитрата серебра ($AgNO_3$).

При наличии в растворе бромид-ионов ($Br^−$) образуется характерный творожистый осадок бромида серебра ($AgBr$) светло-желтого (кремового) цвета. Сульфат-ионы ($SO_4^{2-}$) с нитратом серебра в данных условиях осадка не образуют.

Уравнение реакции в ионном виде:
$Ag^+(р-р) + Br^-(р-р) \rightarrow AgBr(тв)\downarrow$

Ответ: Образование светло-желтого осадка при добавлении раствора нитрата серебра к подкисленному азотной кислотой раствору образца свидетельствует о наличии примеси бромида натрия.

Метод 2: Окисление хлором

1. Растворить образец в воде в пробирке.
2. Добавить 1-2 мл органического растворителя, который не смешивается с водой (например, гексан, хлороформ или тетрахлорметан).
3. Добавить по каплям хлорную воду (раствор хлора $Cl_2$ в воде) и энергично встряхнуть пробирку.

Хлор является более активным галогеном, чем бром, поэтому он вытесняет его из солей. Происходит окислительно-восстановительная реакция, в ходе которой бромид-ионы окисляются до молекулярного брома ($Br_2$).

Уравнение реакции:
$Cl_2(р-р) + 2NaBr(р-р) \rightarrow 2NaCl(р-р) + Br_2(р-р)$

Образовавшийся бром плохо растворим в воде, но хорошо растворим в органических растворителях. При встряхивании бром переходит в органический слой (происходит экстракция), окрашивая его в характерный желто-оранжевый или бурый цвет.

Ответ: Появление желто-оранжевой или бурой окраски органического слоя после добавления хлорной воды и встряхивания доказывает присутствие примеси бромида натрия.

В хлориде натрия

Использовать реакцию с нитратом серебра для обнаружения примеси бромида натрия ($NaBr$) в хлориде натрия ($NaCl$) нецелесообразно. И хлорид-ионы, и бромид-ионы образуют осадки с ионами серебра ($AgCl$ – белый, $AgBr$ – светло-желтый). Так как хлорид натрия является основным веществом, образуется большое количество белого осадка $AgCl$, который полностью замаскирует небольшое количество светло-желтого $AgBr$.

Поэтому следует использовать метод, основанный на различии в окислительно-восстановительных свойствах хлоридов и бромидов. Наиболее подходящим является метод окисления хлорной водой.

1. Растворить исследуемый образец в воде.
2. Добавить в пробирку с раствором органический растворитель (например, гексан).
3. Осторожно, по каплям, приливать хлорную воду и встряхивать пробирку после добавления каждой капли.

Хлор, будучи более сильным окислителем, окисляет бромид-ионы ($Br^−$) до свободного брома ($Br_2$), но не вступает в реакцию с хлорид-ионами ($Cl^−$).

Уравнение реакции в ионном виде:
$Cl_2(р-р) + 2Br^-(р-р) \rightarrow 2Cl^-(р-р) + Br_2(р-р)$

Выделившийся бром экстрагируется в органический слой, придавая ему окраску от желтой до красно-бурой, в зависимости от концентрации.

Ответ: Окрашивание органического слоя в желто-оранжевый цвет при добавлении хлорной воды к раствору образца подтверждает наличие примеси бромида натрия.

7.42. Смешали 100 г 10,3%-го раствора бромида натрия и 100 г 3%-го раствора нитрата серебра. Найдите массу выпавшего осадка и массовые доли солей в растворе.

Дано:

Найти:

Решение:

1. Запишем уравнение реакции между бромидом натрия и нитратом серебра:

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

В ходе реакции образуется нерастворимый в воде осадок — бромид серебра ($AgBr$).

2. Рассчитаем массы чистых веществ (реагентов) в исходных растворах:

$m(NaBr) = m_{р-ра}(NaBr) \cdot \omega(NaBr) = 100 \text{ г} \cdot 0,103 = 10,3 \text{ г}$

$m(AgNO_3) = m_{р-ра}(AgNO_3) \cdot \omega(AgNO_3) = 100 \text{ г} \cdot 0,03 = 3 \text{ г}$

3. Вычислим молярные массы веществ, используя округленные значения атомных масс ($Na=23, Br=80, Ag=108, N=14, O=16$):

$M(NaBr) = 23 + 80 = 103 \text{ г/моль}$

$M(AgNO_3) = 108 + 14 + 3 \cdot 16 = 170 \text{ г/моль}$

$M(AgBr) = 108 + 80 = 188 \text{ г/моль}$

$M(NaNO_3) = 23 + 14 + 3 \cdot 16 = 85 \text{ г/моль}$

4. Найдем количество вещества (в молях) для каждого реагента:

$n(NaBr) = \frac{m(NaBr)}{M(NaBr)} = \frac{10,3 \text{ г}}{103 \text{ г/моль}} = 0,1 \text{ моль}$

$n(AgNO_3) = \frac{m(AgNO_3)}{M(AgNO_3)} = \frac{3 \text{ г}}{170 \text{ г/моль}} \approx 0,01765 \text{ моль}$

5. Определим лимитирующий реагент. Согласно уравнению реакции, вещества реагируют в стехиометрическом соотношении 1:1. Сравним количество молей реагентов:

$n(AgNO_3) < n(NaBr) \quad (0,01765 < 0,1)$

Следовательно, нитрат серебра ($AgNO_3$) находится в недостатке и прореагирует полностью. Дальнейшие расчеты будем вести по нему.

массу выпавшего осадка

Согласно уравнению реакции, количество вещества выпавшего осадка $AgBr$ равно количеству вещества прореагировавшего $AgNO_3$:

$n(AgBr) = n(AgNO_3) \approx 0,01765 \text{ моль}$

Рассчитаем массу осадка $AgBr$:

$m(AgBr) = n(AgBr) \cdot M(AgBr) \approx 0,01765 \text{ моль} \cdot 188 \text{ г/моль} \approx 3,32 \text{ г}$

Ответ: масса выпавшего осадка составляет 3,32 г.

массовые доли солей в растворе

1. После реакции в растворе останутся: избыток бромида натрия ($NaBr$), образовавшийся нитрат натрия ($NaNO_3$) и вода. Найдем массы этих солей.

2. Рассчитаем массу $NaBr$, оставшегося в растворе. Сначала найдем, сколько $NaBr$ прореагировало:

$n_{реаг}(NaBr) = n(AgNO_3) \approx 0,01765 \text{ моль}$

Количество вещества оставшегося $NaBr$:

$n_{ост}(NaBr) = n_{исх}(NaBr) - n_{реаг}(NaBr) = 0,1 \text{ моль} - 0,01765 \text{ моль} = 0,08235 \text{ моль}$

Масса оставшегося $NaBr$:

$m_{ост}(NaBr) = n_{ост}(NaBr) \cdot M(NaBr) \approx 0,08235 \text{ моль} \cdot 103 \text{ г/моль} \approx 8,48 \text{ г}$

3. Рассчитаем массу образовавшегося в растворе нитрата натрия $NaNO_3$:

$n(NaNO_3) = n(AgNO_3) \approx 0,01765 \text{ моль}$

$m(NaNO_3) = n(NaNO_3) \cdot M(NaNO_3) \approx 0,01765 \text{ моль} \cdot 85 \text{ г/моль} \approx 1,50 \text{ г}$

4. Найдем массу конечного раствора. Она равна сумме масс исходных растворов за вычетом массы выпавшего осадка:

$m_{конечн. р-ра} = m_{р-ра}(NaBr) + m_{р-ра}(AgNO_3) - m(AgBr) = 100 \text{ г} + 100 \text{ г} - 3,32 \text{ г} = 196,68 \text{ г}$

5. Рассчитаем массовые доли солей в конечном растворе:

$\omega(NaBr) = \frac{m_{ост}(NaBr)}{m_{конечн. р-ра}} \cdot 100\% = \frac{8,48 \text{ г}}{196,68 \text{ г}} \cdot 100\% \approx 4,31\%$

$\omega(NaNO_3) = \frac{m(NaNO_3)}{m_{конечн. р-ра}} \cdot 100\% = \frac{1,50 \text{ г}}{196,68 \text{ г}} \cdot 100\% \approx 0,76\%$

Ответ: массовая доля бромида натрия в конечном растворе составляет 4,31%, массовая доля нитрата натрия – 0,76%.