Номер 5-139, страница 67 - гдз по химии 8 класс задачник Кузнецова, Левкин

5-139. Смешали 662 г 25%-ного раствора нитрата свинца(II) и 150 г 50%-ного раствора иодида натрия. Вычислите

а) массу образовавшегося осадка;

б) массу образовавшейся соли в растворе;

в) массовую долю соли в растворе;

г) массу реагента, оставшегося после реакции;

д) его массовую долю в растворе.

Дано:

$m_{р-ра}(Pb(NO_3)_2) = 662 \text{ г}$

$\omega(Pb(NO_3)_2) = 25\% = 0.25$

$m_{р-ра}(NaI) = 150 \text{ г}$

$\omega(NaI) = 50\% = 0.50$

Найти:

а) $m_{осадка}$ - массу образовавшегося осадка

б) $m_{соли}$ - массу образовавшейся соли в растворе

в) $\omega_{соли}$ - массовую долю соли в растворе

г) $m_{реагента}$ - массу реагента, оставшегося после реакции

д) $\omega_{реагента}$ - его массовую долю в растворе

Решение:

1. Запишем уравнение реакции между нитратом свинца(II) и иодидом натрия:

$Pb(NO_3)_2 + 2NaI \rightarrow PbI_2\downarrow + 2NaNO_3$

Иодид свинца(II) ($PbI_2$) является нерастворимым веществом и выпадает в осадок.

2. Рассчитаем молярные массы веществ, участвующих в реакции:

$M(Pb(NO_3)_2) = 207 + 2 \times (14 + 3 \times 16) = 331 \text{ г/моль}$

$M(NaI) = 23 + 127 = 150 \text{ г/моль}$

$M(PbI_2) = 207 + 2 \times 127 = 461 \text{ г/моль}$

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

3. Вычислим массы чистых реагентов в исходных растворах:

$m(Pb(NO_3)_2) = m_{р-ра}(Pb(NO_3)_2) \times \omega(Pb(NO_3)_2) = 662 \text{ г} \times 0.25 = 165.5 \text{ г}$

$m(NaI) = m_{р-ра}(NaI) \times \omega(NaI) = 150 \text{ г} \times 0.50 = 75 \text{ г}$

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

$n(Pb(NO_3)_2) = \frac{m(Pb(NO_3)_2)}{M(Pb(NO_3)_2)} = \frac{165.5 \text{ г}}{331 \text{ г/моль}} = 0.5 \text{ моль}$

$n(NaI) = \frac{m(NaI)}{M(NaI)} = \frac{75 \text{ г}}{150 \text{ г/моль}} = 0.5 \text{ моль}$

5. Определим, какой из реагентов находится в недостатке (лимитирующий реагент). Согласно уравнению реакции, на 1 моль $Pb(NO_3)_2$ требуется 2 моль $NaI$.

Для реакции с 0.5 моль $Pb(NO_3)_2$ потребовалось бы $0.5 \times 2 = 1 \text{ моль}$ $NaI$.

Поскольку у нас есть только 0.5 моль $NaI$, иодид натрия является лимитирующим реагентом. Все дальнейшие расчеты будем вести по нему.

6. Рассчитаем количество вещества продуктов реакции и израсходованного избыточного реагента на основе количества лимитирующего реагента ($n(NaI) = 0.5 \text{ моль}$):

Количество $Pb(NO_3)_2$, вступившего в реакцию: $n_{реаг.}(Pb(NO_3)_2) = \frac{1}{2} n(NaI) = \frac{1}{2} \times 0.5 \text{ моль} = 0.25 \text{ моль}$

Количество образовавшегося осадка $PbI_2$: $n(PbI_2) = \frac{1}{2} n(NaI) = \frac{1}{2} \times 0.5 \text{ моль} = 0.25 \text{ моль}$

Количество образовавшейся соли $NaNO_3$: $n(NaNO_3) = n(NaI) = 0.5 \text{ моль}$

7. Теперь можем ответить на все вопросы задачи.

а) массу образовавшегося осадка

Масса осадка $PbI_2$ равна:

$m(PbI_2) = n(PbI_2) \times M(PbI_2) = 0.25 \text{ моль} \times 461 \text{ г/моль} = 115.25 \text{ г}$

Ответ: 115.25 г

б) массу образовавшейся соли в растворе

Масса образовавшейся растворимой соли нитрата натрия $NaNO_3$ равна:

$m(NaNO_3) = n(NaNO_3) \times M(NaNO_3) = 0.5 \text{ моль} \times 85 \text{ г/моль} = 42.5 \text{ г}$

Ответ: 42.5 г

г) массу реагента, оставшегося после реакции

Реагент, оставшийся в избытке, – это нитрат свинца(II) $Pb(NO_3)_2$.

Количество вещества оставшегося $Pb(NO_3)_2$:

$n_{ост.}(Pb(NO_3)_2) = n_{исх.}(Pb(NO_3)_2) - n_{реаг.}(Pb(NO_3)_2) = 0.5 \text{ моль} - 0.25 \text{ моль} = 0.25 \text{ моль}$

Масса оставшегося $Pb(NO_3)_2$:

$m_{ост.}(Pb(NO_3)_2) = n_{ост.}(Pb(NO_3)_2) \times M(Pb(NO_3)_2) = 0.25 \text{ моль} \times 331 \text{ г/моль} = 82.75 \text{ г}$

Ответ: 82.75 г

Для вычисления массовых долей (пункты в и д) найдем массу конечного раствора. Она равна сумме масс исходных растворов за вычетом массы выпавшего осадка:

$m_{конечн. р-ра} = m_{р-ра}(Pb(NO_3)_2) + m_{р-ра}(NaI) - m(PbI_2) = 662 \text{ г} + 150 \text{ г} - 115.25 \text{ г} = 696.75 \text{ г}$

в) массовую долю соли в растворе

Массовая доля нитрата натрия $NaNO_3$ в конечном растворе:

$\omega(NaNO_3) = \frac{m(NaNO_3)}{m_{конечн. р-ра}} \times 100\% = \frac{42.5 \text{ г}}{696.75 \text{ г}} \times 100\% \approx 6.1\%$

Ответ: 6.1%

д) его массовую долю в растворе

Массовая доля оставшегося $Pb(NO_3)_2$ в конечном растворе:

$\omega_{ост.}(Pb(NO_3)_2) = \frac{m_{ост.}(Pb(NO_3)_2)}{m_{конечн. р-ра}} \times 100\% = \frac{82.75 \text{ г}}{696.75 \text{ г}} \times 100\% \approx 11.88\%$

Ответ: 11.88%