Номер 5-140, страница 67 - гдз по химии 8 класс задачник Кузнецова, Левкин

5-140. Смешали 170 г 50%-ного раствора нитрата серебра и 164 г 10%-ного раствора фосфата натрия. Вычислите

а) массу образовавшегося осадка;

б) массу образовавшейся соли в растворе;

в) ее массовую долю в растворе;

г) массу реагента, оставшегося после реакции;

д) его массовую долю в растворе.

Дано:

$m_{р-ра}(AgNO_3) = 170 \text{ г}$

$\omega(AgNO_3) = 50\% = 0.5$

$m_{р-ра}(Na_3PO_4) = 164 \text{ г}$

$\omega(Na_3PO_4) = 10\% = 0.1$

Найти:

а) $m(\text{осадка}) - ?$

б) $m(\text{соли в р-ре}) - ?$

в) $\omega(\text{соли в р-ре}) - ?$

г) $m(\text{ост. реагента}) - ?$

д) $\omega(\text{ост. реагента}) - ?$

Решение:

1. Составим уравнение реакции между нитратом серебра и фосфатом натрия:

$3AgNO_3 + Na_3PO_4 \rightarrow Ag_3PO_4 \downarrow + 3NaNO_3$

В ходе реакции образуется нерастворимый осадок фосфата серебра ($Ag_3PO_4$) и растворимая соль нитрат натрия ($NaNO_3$).

2. Рассчитаем молярные массы веществ, участвующих в реакции:

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

$M(Na_3PO_4) = 3 \cdot 23 + 31 + 4 \cdot 16 = 164 \text{ г/моль}$

$M(Ag_3PO_4) = 3 \cdot 108 + 31 + 4 \cdot 16 = 419 \text{ г/моль}$

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

3. Найдем массы чистых реагентов в исходных растворах:

$m(AgNO_3) = m_{р-ра}(AgNO_3) \cdot \omega(AgNO_3) = 170 \text{ г} \cdot 0.5 = 85 \text{ г}$

$m(Na_3PO_4) = m_{р-ра}(Na_3PO_4) \cdot \omega(Na_3PO_4) = 164 \text{ г} \cdot 0.1 = 16.4 \text{ г}$

4. Определим количество вещества (моль) каждого реагента:

$n(AgNO_3) = \frac{m(AgNO_3)}{M(AgNO_3)} = \frac{85 \text{ г}}{170 \text{ г/моль}} = 0.5 \text{ моль}$

$n(Na_3PO_4) = \frac{m(Na_3PO_4)}{M(Na_3PO_4)} = \frac{16.4 \text{ г}}{164 \text{ г/моль}} = 0.1 \text{ моль}$

5. Определим, какой из реагентов находится в недостатке. По уравнению реакции, на 3 моль $AgNO_3$ требуется 1 моль $Na_3PO_4$.

Проверим, сколько моль $AgNO_3$ потребуется для реакции с $0.1$ моль $Na_3PO_4$:

$n_{теор}(AgNO_3) = 3 \cdot n(Na_3PO_4) = 3 \cdot 0.1 \text{ моль} = 0.3 \text{ моль}$

Так как у нас есть $0.5$ моль $AgNO_3$, что больше, чем требуется ($0.3$ моль), нитрат серебра находится в избытке, а фосфат натрия — в недостатке. Дальнейшие расчеты ведем по веществу, находящемуся в недостатке ($Na_3PO_4$).

а) массу образовавшегося осадка

Осадок — это фосфат серебра ($Ag_3PO_4$). По уравнению реакции из 1 моль $Na_3PO_4$ образуется 1 моль $Ag_3PO_4$.

$n(Ag_3PO_4) = n(Na_3PO_4) = 0.1 \text{ моль}$

Масса осадка:

$m(Ag_3PO_4) = n(Ag_3PO_4) \cdot M(Ag_3PO_4) = 0.1 \text{ моль} \cdot 419 \text{ г/моль} = 41.9 \text{ г}$

Ответ: масса образовавшегося осадка ($Ag_3PO_4$) равна 41,9 г.

б) массу образовавшейся соли в растворе

Образовавшаяся в растворе соль — это нитрат натрия ($NaNO_3$). По уравнению реакции из 1 моль $Na_3PO_4$ образуется 3 моль $NaNO_3$.

$n(NaNO_3) = 3 \cdot n(Na_3PO_4) = 3 \cdot 0.1 \text{ моль} = 0.3 \text{ моль}$

Масса соли:

$m(NaNO_3) = n(NaNO_3) \cdot M(NaNO_3) = 0.3 \text{ моль} \cdot 85 \text{ г/моль} = 25.5 \text{ г}$

Ответ: масса образовавшейся соли ($NaNO_3$) в растворе равна 25,5 г.

в) ее массовую долю в растворе

Для расчета массовой доли нужно найти массу конечного раствора. Она равна сумме масс исходных растворов за вычетом массы выпавшего осадка.

$m_{\text{конеч. р-ра}} = m_{р-ра}(AgNO_3) + m_{р-ра}(Na_3PO_4) - m(Ag_3PO_4 \downarrow)$

$m_{\text{конеч. р-ра}} = 170 \text{ г} + 164 \text{ г} - 41.9 \text{ г} = 292.1 \text{ г}$

Массовая доля нитрата натрия в конечном растворе:

$\omega(NaNO_3) = \frac{m(NaNO_3)}{m_{\text{конеч. р-ра}}} \cdot 100\% = \frac{25.5 \text{ г}}{292.1 \text{ г}} \cdot 100\% \approx 8.73\%$

Ответ: массовая доля нитрата натрия в растворе составляет 8,73%.

г) массу реагента, оставшегося после реакции

Реагент, оставшийся после реакции (в избытке) — это нитрат серебра ($AgNO_3$).

Количество вещества $AgNO_3$, вступившего в реакцию:

$n_{\text{прореаг.}}(AgNO_3) = 3 \cdot n(Na_3PO_4) = 0.3 \text{ моль}$

Количество вещества $AgNO_3$, оставшегося в растворе:

$n_{\text{ост.}}(AgNO_3) = n_{\text{исх.}}(AgNO_3) - n_{\text{прореаг.}}(AgNO_3) = 0.5 \text{ моль} - 0.3 \text{ моль} = 0.2 \text{ моль}$

Масса оставшегося нитрата серебра:

$m_{\text{ост.}}(AgNO_3) = n_{\text{ост.}}(AgNO_3) \cdot M(AgNO_3) = 0.2 \text{ моль} \cdot 170 \text{ г/моль} = 34 \text{ г}$

Ответ: масса оставшегося реагента ($AgNO_3$) равна 34 г.

д) его массовую долю в растворе

Массовая доля оставшегося нитрата серебра в конечном растворе:

$\omega_{\text{ост.}}(AgNO_3) = \frac{m_{\text{ост.}}(AgNO_3)}{m_{\text{конеч. р-ра}}} \cdot 100\% = \frac{34 \text{ г}}{292.1 \text{ г}} \cdot 100\% \approx 11.64\%$

Ответ: массовая доля оставшегося нитрата серебра в растворе составляет 11,64%.