Номер 16, страница 103 - гдз по химии 9 класс сборник задач и упражнений Габриелян, Тригубчак

Упражнения и задачи для самостоятельного решения. 10. Металлы - номер 16, страница 103.

Условие.

16. 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 в выпавшем осадке.

Решение.

Решение 2.

Дано:

$m(\text{р-ра } NaCl) = 200 \text{ г}$
$\omega(NaCl) = 20\% = 0.2$
$m(\text{р-ра } KBr) = 400 \text{ г}$
$\omega(KBr) = 30\% = 0.3$
$AgNO_3$ (избыток)

Найти:

$m(\text{веществ в осадке}) - ?$

Решение:

1. Процесс электролиза раствора хлорида натрия. При электролизе водного раствора $NaCl$ на аноде выделяется хлор.

Уравнение реакции электролиза:

$2NaCl + 2H_2O \xrightarrow{электролиз} 2NaOH + H_2 \uparrow + Cl_2 \uparrow$

Найдем массу и количество вещества хлорида натрия в исходном растворе:

$m(NaCl) = m(\text{р-ра } NaCl) \cdot \omega(NaCl) = 200 \text{ г} \cdot 0.20 = 40 \text{ г}$

Молярная масса $NaCl$ равна $M(NaCl) = 23 + 35.5 = 58.5 \text{ г/моль}$.

$n(NaCl) = \frac{m(NaCl)}{M(NaCl)} = \frac{40 \text{ г}}{58.5 \text{ г/моль}} \approx 0.684 \text{ моль}$

По уравнению реакции из 2 моль $NaCl$ образуется 1 моль $Cl_2$. Следовательно, количество выделившегося хлора:

$n(Cl_2) = \frac{1}{2} n(NaCl) = \frac{1}{2} \cdot 0.684 \text{ моль} = 0.342 \text{ моль}$

2. Хлор пропустили через раствор бромида калия. Хлор, как более активный галоген, вытесняет бром из его соли:

$Cl_2 + 2KBr \rightarrow 2KCl + Br_2$

Найдем массу и количество вещества бромида калия в растворе:

$m(KBr) = m(\text{р-ра } KBr) \cdot \omega(KBr) = 400 \text{ г} \cdot 0.30 = 120 \text{ г}$

Молярная масса $KBr$ равна $M(KBr) = 39 + 80 = 119 \text{ г/моль}$.

$n(KBr) = \frac{m(KBr)}{M(KBr)} = \frac{120 \text{ г}}{119 \text{ г/моль}} \approx 1.008 \text{ моль}$

Определим, какое из веществ находится в недостатке. По уравнению реакции на 1 моль $Cl_2$ требуется 2 моль $KBr$.

Для реакции с $0.342 \text{ моль}$ $Cl_2$ потребуется $2 \cdot 0.342 = 0.684 \text{ моль}$ $KBr$.

Так как у нас есть $1.008 \text{ моль}$ $KBr$, что больше, чем $0.684 \text{ моль}$, бромид калия находится в избытке, а хлор полностью вступает в реакцию.

В ходе реакции образуется хлорид калия $KCl$:

$n(KCl) = 2 \cdot n(Cl_2) = 2 \cdot 0.342 \text{ моль} = 0.684 \text{ моль}$

Количество $KBr$, оставшееся в растворе после реакции:

$n(KBr)_{\text{ост}} = n(KBr)_{\text{исх}} - n(KBr)_{\text{прореаг}} = 1.008 \text{ моль} - 0.684 \text{ моль} = 0.324 \text{ моль}$

3. К полученному раствору, содержащему $KCl$ и избыток $KBr$, добавили избыток раствора нитрата серебра. В осадок выпадут нерастворимые галогениды серебра: хлорид серебра ($AgCl$) и бромид серебра ($AgBr$).

Уравнения реакций осаждения:

$KCl + AgNO_3 \rightarrow AgCl \downarrow + KNO_3$

$KBr + AgNO_3 \rightarrow AgBr \downarrow + KNO_3$

Так как $AgNO_3$ в избытке, весь $KCl$ и оставшийся $KBr$ прореагируют. Осадок будет состоять из $AgCl$ и $AgBr$.

Найдем массы веществ в осадке.

Количество вещества $AgCl$ равно количеству вещества $KCl$:

$n(AgCl) = n(KCl) = 0.684 \text{ моль}$

Молярная масса $AgCl$ равна $M(AgCl) = 108 + 35.5 = 143.5 \text{ г/моль}$.

$m(AgCl) = n(AgCl) \cdot M(AgCl) = 0.684 \text{ моль} \cdot 143.5 \text{ г/моль} = 98.154 \text{ г}$

Количество вещества $AgBr$ равно количеству оставшегося $KBr$:

$n(AgBr) = n(KBr)_{\text{ост}} = 0.324 \text{ моль}$

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

$m(AgBr) = n(AgBr) \cdot M(AgBr) = 0.324 \text{ моль} \cdot 188 \text{ г/моль} = 60.912 \text{ г}$

Ответ:

Масса хлорида серебра ($AgCl$) в осадке составляет $98.154$ г, масса бромида серебра ($AgBr$) - $60.912$ г.