Номер 10, страница 69 - гдз по химии 11 класс учебник Габриелян, Остроумов

Глава 2. Химическая связь и строение вещества. Параграф 9. Комплексные соединения - номер 10, страница 69.

Условие.

10. Какой минимальный объём 10%-ного раствора аммиака (плотность 0,95 г/мл) потребуется для полного растворения оксида серебра(I), полученного сливанием 20 г 9%-ного раствора нитрата серебра и 6 г 10%-ного раствора гидроксида натрия?

Решение.

Решение 2.

Дано:

$m(р-ра \, AgNO_3) = 20 \, г$

$w(AgNO_3) = 9\% = 0.09$

$m(р-ра \, NaOH) = 6 \, г$

$w(NaOH) = 10\% = 0.10$

$w(NH_3) = 10\% = 0.10$

$\rho(р-ра \, NH_3) = 0.95 \, г/мл$

Найти:

$V(р-ра \, NH_3) - ?$

Решение:

1. Первым этапом является реакция между нитратом серебра и гидроксидом натрия. В результате образуется неустойчивый гидроксид серебра, который сразу же разлагается на оксид серебра(I) и воду. Суммарное уравнение реакции выглядит следующим образом:

$2AgNO_3 + 2NaOH \rightarrow Ag_2O \downarrow + 2NaNO_3 + H_2O$

2. Рассчитаем массы чистых веществ в исходных растворах.

Масса нитрата серебра ($AgNO_3$):

$m(AgNO_3) = m(р-ра \, AgNO_3) \cdot w(AgNO_3) = 20 \, г \cdot 0.09 = 1.8 \, г$

Масса гидроксида натрия ($NaOH$):

$m(NaOH) = m(р-ра \, NaOH) \cdot w(NaOH) = 6 \, г \cdot 0.10 = 0.6 \, г$

3. Вычислим количество вещества каждого реагента, чтобы определить, какой из них находится в недостатке. Для этого используем молярные массы:

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

$M(NaOH) = 23 + 16 + 1 = 40 \, г/моль$

Количество вещества $AgNO_3$:

$n(AgNO_3) = \frac{m(AgNO_3)}{M(AgNO_3)} = \frac{1.8 \, г}{170 \, г/моль} \approx 0.0106 \, моль$

Количество вещества $NaOH$:

$n(NaOH) = \frac{m(NaOH)}{M(NaOH)} = \frac{0.6 \, г}{40 \, г/моль} = 0.015 \, моль$

4. Согласно уравнению реакции, реагенты взаимодействуют в мольном соотношении 1:1. Сравним их количества:

$n(AgNO_3) \approx 0.0106 \, моль < n(NaOH) = 0.015 \, моль$

Нитрат серебра находится в недостатке, поэтому он является лимитирующим реагентом. Дальнейшие расчеты ведем по $AgNO_3$.

5. Рассчитаем количество вещества оксида серебра(I), образовавшегося в реакции. Из уравнения следует, что из 2 моль $AgNO_3$ образуется 1 моль $Ag_2O$.

$n(Ag_2O) = \frac{1}{2} n(AgNO_3) = \frac{1}{2} \cdot \frac{1.8}{170} \, моль \approx 0.0053 \, моль$

6. Затем оксид серебра(I) растворяется в водном растворе аммиака с образованием комплексного соединения — гидроксида диамминсеребра(I).

$Ag_2O + 4NH_3 + H_2O \rightarrow 2[Ag(NH_3)_2]OH$

7. Рассчитаем необходимое количество вещества аммиака ($NH_3$) для полного растворения $Ag_2O$. По уравнению, на 1 моль $Ag_2O$ требуется 4 моль $NH_3$.

$n(NH_3) = 4 \cdot n(Ag_2O) = 4 \cdot (\frac{1}{2} \cdot \frac{1.8}{170}) = 2 \cdot \frac{1.8}{170} = \frac{3.6}{170} \, моль \approx 0.0212 \, моль$

8. Найдем массу чистого аммиака, необходимую для реакции.

$M(NH_3) = 14 + 3 \cdot 1 = 17 \, г/моль$

$m(NH_3) = n(NH_3) \cdot M(NH_3) = \frac{3.6}{170} \, моль \cdot 17 \, г/моль = \frac{3.6}{10} \, г = 0.36 \, г$

9. Зная массу чистого аммиака и его массовую долю в растворе (10%), найдем массу 10%-ного раствора аммиака.

$m(р-ра \, NH_3) = \frac{m(NH_3)}{w(NH_3)} = \frac{0.36 \, г}{0.10} = 3.6 \, г$

10. Наконец, используя плотность раствора аммиака, найдем его минимальный необходимый объём.

$V(р-ра \, NH_3) = \frac{m(р-ра \, NH_3)}{\rho(р-ра \, NH_3)} = \frac{3.6 \, г}{0.95 \, г/мл} \approx 3.79 \, мл$

Ответ: 3,79 мл.