Номер 43, страница 55 - гдз по химии 9 класс сборник задач и упражнений Габриелян, Тригубчак

6. Галогены и их соединения. Упражнения и задачи для самостоятельного решения - номер 43, страница 55.

Условие.

43. Газ, выделившийся на аноде при электролизе 200 г $20\%$-ного раствора хлорида натрия, пропустили через 400 г $30\%$-ного раствора бромида калия. К полученному раствору добавили избыток раствора нитрата серебра. Определите массы веществ, выпавших в осадок.

Решение.

Решение 2.

Дано:

$m_{р-ра}(NaCl) = 200 \text{ г}$
$\omega(NaCl) = 20\% = 0.2$
$m_{р-ра}(KBr) = 400 \text{ г}$
$\omega(KBr) = 30\% = 0.3$
Раствор $AgNO_3$ в избытке

Найти:

$m(AgCl) - ?$
$m(AgBr) - ?$

Решение:

1. Найдем массу и количество вещества хлорида натрия в исходном растворе. Масса $NaCl$: $m(NaCl) = m_{р-ра}(NaCl) \cdot \omega(NaCl) = 200 \text{ г} \cdot 0.2 = 40 \text{ г}$. Молярная масса $NaCl$: $M(NaCl) = 23 + 35.5 = 58.5 \text{ г/моль}$. Количество вещества $NaCl$: $n(NaCl) = \frac{m(NaCl)}{M(NaCl)} = \frac{40 \text{ г}}{58.5 \text{ г/моль}} = \frac{40}{58.5} \text{ моль}$.

2. При электролизе водного раствора хлорида натрия на аноде выделяется газообразный хлор. Уравнение реакции: $2NaCl + 2H_2O \xrightarrow{электролиз} 2NaOH + H_2\uparrow + Cl_2\uparrow$. Согласно уравнению, из 2 моль $NaCl$ образуется 1 моль $Cl_2$. Найдем количество вещества выделившегося хлора: $n(Cl_2) = \frac{1}{2} n(NaCl) = \frac{1}{2} \cdot \frac{40}{58.5} = \frac{20}{58.5} \text{ моль}$.

3. Найдем массу и количество вещества бромида калия в растворе, через который пропустили хлор. Масса $KBr$: $m(KBr) = m_{р-ра}(KBr) \cdot \omega(KBr) = 400 \text{ г} \cdot 0.3 = 120 \text{ г}$. Молярная масса $KBr$: $M(KBr) = 39 + 80 = 119 \text{ г/моль}$. Исходное количество вещества $KBr$: $n_{исх}(KBr) = \frac{m(KBr)}{M(KBr)} = \frac{120 \text{ г}}{119 \text{ г/моль}} = \frac{120}{119} \text{ моль}$.

4. Хлор, как более активный галоген, вытесняет бром из раствора его соли. Уравнение реакции: $Cl_2 + 2KBr \rightarrow 2KCl + Br_2$. Определим, какое из веществ находится в недостатке. По уравнению, на 1 моль $Cl_2$ требуется 2 моль $KBr$. $n(Cl_2) = \frac{20}{58.5} \approx 0.342 \text{ моль}$. $n_{исх}(KBr) = \frac{120}{119} \approx 1.008 \text{ моль}$. Количество $KBr$, необходимое для полной реакции с хлором: $n_{необх}(KBr) = 2 \cdot n(Cl_2) = 2 \cdot \frac{20}{58.5} = \frac{40}{58.5} \approx 0.684 \text{ моль}$. Так как $n_{исх}(KBr) > n_{необх}(KBr)$, бромид калия находится в избытке, а хлор прореагирует полностью.

5. В результате реакции в растворе образуется хлорид калия ($KCl$) и остается непрореагировавший бромид калия. Количество вещества образовавшегося $KCl$: $n(KCl) = 2 \cdot n(Cl_2) = \frac{40}{58.5} \text{ моль}$. Количество вещества оставшегося $KBr$: $n_{ост}(KBr) = n_{исх}(KBr) - n_{прореаг}(KBr) = \frac{120}{119} - \frac{40}{58.5} \text{ моль}$.

6. К полученному раствору добавляют избыток раствора нитрата серебра. Ионы серебра $Ag^+$ реагируют с галогенид-ионами $Cl^-$ и $Br^-$, образуя нерастворимые осадки $AgCl$ и $AgBr$. $KCl + AgNO_3 \rightarrow AgCl\downarrow + KNO_3$ $KBr + AgNO_3 \rightarrow AgBr\downarrow + KNO_3$.

7. Рассчитаем массы выпавших осадков. Молярная масса хлорида серебра $M(AgCl) = 108 + 35.5 = 143.5 \text{ г/моль}$. Молярная масса бромида серебра $M(AgBr) = 108 + 80 = 188 \text{ г/моль}$. Масса хлорида серебра: $m(AgCl) = n(KCl) \cdot M(AgCl) = \frac{40}{58.5} \cdot 143.5 = \frac{5740}{58.5} \approx 98.12 \text{ г}$. Масса бромида серебра: $m(AgBr) = n_{ост}(KBr) \cdot M(AgBr) = (\frac{120}{119} - \frac{40}{58.5}) \cdot 188 = (\frac{120 \cdot 58.5 - 40 \cdot 119}{119 \cdot 58.5}) \cdot 188 = (\frac{7020 - 4760}{6961.5}) \cdot 188 = \frac{2260}{6961.5} \cdot 188 \approx 61.03 \text{ г}$.

Ответ: масса хлорида серебра ($AgCl$) – 98,12 г; масса бромида серебра ($AgBr$) – 61,03 г.