Какого состава соль образуется и какова ее концентрация в растворе?

2 ответов на вопрос “Какого состава соль образуется и какова ее концентрация в растворе?”

Durn 03-01-2020 Ответить

Ученики нашей гимназии ежегодно становятся
дипломантами городского и областного этапов
Всероссийской олимпиады школьников по химии.
Возможно, это происходит благодаря
систематической работе с учащимися после уроков
(на изучение предмета отведено только два часа в
неделю в 8-х, 9-х,10-х и 11-х классах) и отбору задач по
типам – сначала необходимо решать более простые
задачи, а затем постепенно производить
усложнение. При подготовке использую задачи
олимпиад разных лет. Предложенные здесь задачи
решаем с учащимися 9-го класса. В них
необходимо уметь записывать уравнения реакций
получения кислых солей и производить расчеты.
Задача 1. При
окислении фосфора было израсходовано 11,2 л
кислорода. Полученный оксид фосфора(V) растворили
в 50 мл 25%-го раствора едкого натра. Плотность
раствора равна 1,28 г/мл. Какая соль образовалась и
какова ее концентрация в растворе?
Р е ш е н и е
Запишем уравнение реакции:
4P + 5O2 = 2P2O5.
(O2)
= 11,2/22,4 =моль;
(P2O5
) = 0,5 • 2 / 5 = 0,2 моль;
m(P2O5 ) = 0,2•142 = 28,4 г;
m(р-ра NaOH) = 50•1,28 = 64 г;
m(NaOH) = 64•0,25 = 16 г;
(NaOH) = 16/40
= 0,4 моль.
Запишем возможные уравнения реакций второго
этапа задачи:
P2O5 + 2NaOH + H2O = 2NaH2PO4,
(1)
P2O5 + 4NaOH = 2Na2HPO4 + H2O,
(2)
P2O5 + 6NaOH = 2Na3PO4 + 3H2O.
(3)
Из предыдущих расчетов следует:
(P2O5)
: (NaOH) = 1 : 2,
следовательно, реакция проходит по уравнению 1,
и образовавшаяся соль имеет формулу NaH2PO4.
(NaOH) = (NaH2PO4) = 0,4
моль;
m(NaH2PO4) = 0,4•120 = 48 г.
m(р-ра NaH2PO4) = m(P2O5)
+ m(р-ра NaOH) = 28,4 + 64 = 92,4 г.
(NaH2PO4)
= 48/92,4 = 51,95%.
О т в е т. Образовалась соль – дигидро-
фосфат натрия NaH2PO4,
(NaH2PO4)
= 51,95%.
Задача 2.
Определите состав и количество (в молях) солей,
образующихся при добавлении к раствору,
содержащему 32 г гидроксида натрия, 42,6 г
фосфорного ангидрида.
Р е ш е н и е
Рассчитаем количество каждого вещества:
(NaOH) = 32/40
= 0,8 моль,
(P2O5)
= 42,6/142 = 0,3 моль.
Запишем возможные уравнения реакций:
P2O5 + 2NaOH + H2O = 2NaH2PO4,
(1)
P2O5 + 4NaOH = 2Na2HPO4 + H2O,
(2)
P2O5 + 6NaOH = 2Na3PO4 + 3H2O.
(3)
Согласно уравнению:
(NaOH) = (NaH2PO4) = 2(P2O5) = 0,6
моль.
Оставшиеся 0,8 – 0,6 = 0,2 моль щелочи прореагируют
с частью NaH2PO4 с образованием Na2HPO4:
NaH2PO4 + NaOH = Na2HPO4 + H2O.
(NaOH) = (NaH2PO4) = (Na2HPO4) = 0,2
моль.
Осталось: (NaH2PO4)
= 0,6 – 0,2 = 0,4 моль.
Образовалось: (Na2HPO4)
= 0,2 моль.
О т в е т. (NaH2PO4)
= 0,4 моль;
(Na2HPO4) =
0,2 моль.
Задача 3. Продукты
полного сгорания 3,36 л сероводорода (н.у.) в
избытке кислорода поглощены 50,4 мл 23%-го раствора
гидроксида калия (плотность 1,21 г/мл). Вычислите
массовые доли веществ в полученном растворе и
массу осадка, который выделится при обработке
этого раствора избытком гидроксида кальция.
Р е ш е н и е
Запишем уравнение реакции:
2H2S + 3O2 = 2SO2 + 2H2O.
(H2S)
= 3,36/22,4 = 0,15 моль;
(H2O)
= (H2S) = 0,15
моль;
m(H2O) = 0,15•18 = 2,7 г;
(SO2)
= (H2S) = 0,15
моль;
m(SO2) = 0,15•64 = 9,6 г;
m(р-ра KOH) = 50,4•1,21 = 61 г;
m(KOH) = 61?0,23 = 14 г;
(KOH) = 14/56 =
0,25 моль.
Согласно уравнению реакции:
KOH + SO2 = KHSO3,
0,15 моль SO2 прореагируют с 0,15 моль KOH с
образованием 0,15 моль KHSO3.
Оставшиеся 0,25 – 0,15 = 0,1 моль KOH прореагируют с 0,1
моль KHSO3 с образованием 0,1 моль K2SO3:
KHSO3 + KOH = K2SO3 + H2O.
Таким образом, после поглощения SO2 в
растворе находится 0,1 моль K2SO3 и (0,15 –
0,1) =
= 0,05 моль KHSO3.
m(K2SO3) = 0,1•0,158 = 15,8 г,
m(KHSO3) = 0,05•120 = 6 г.
m(нового р-ра) = m(р-ра KOH) + m(H2O)
+ m(SO2) = 61 + 2,7 + 9,6 = 73,3 г.
(K2SO3)
= 15,8/73,3 = 21,55%,
(KHSO3)
= 6/73,3 = 8,18%.
Запишем следующие уравнения:
KHSO3 + Ca(OH)2 = CaSO3 + KOH + H2O,
K2SO3 + Ca(OH)2 = CaSO3 + 2KOH.
(CaSO3)
= (KHSO3) + (K2SO3) = 0,15
моль.
m(CaSO3) = 0,15•120 = 18 г.
О т в е т. (K2SO3)
= 21,55%,
(KHSO3) = 8,18%,
m(CaSO3) = 18 г.
В качестве домашнего задания можно предложить
следующие задачи.
Задача 4. В 25
мл 25%-го раствора едкого натра (плотность
раствора 1,28 г/мл), растворен фосфорный ангидрид,
полученный при окислении 6,2 г фосфора. Какого
состава образуется соль и какова ее массовая
доля в растворе?
О т в е т. (NaH2PO4)
= 52%.
Задача 5. При
пропускании А л сероводорода через раствор,
содержащий В моль гидроксида натрия, получили
7,8 г сульфида натрия и 11,2 г гидросульфида натрия.
Вычислите массы солей, которые получатся при
пропускании A л сернистого газа через раствор,
содержащий В моль гидроксида калия.
О т в е т. m(KHSO3) = 24 г,
m(K2SO3) = 15,8 г.

И.В.ШАНЦЕВ,
учитель химии
Ягринской гимназии
(г. Северодвинск, Архангельская обл.)
Thorad 03-01-2020 Ответить

Решение. Очевидно, что масса каждого вещества равна массовой доле в растворе. Напишем химическую реакцию, данные о веществах и результаты стандартных расчетов:

Гидроксид натрия оказался в недостатке, и масса образующейся соли рассчитана по количеству этого реагента. Масса полученного раствора составляет 200 г. Находим массовую долю соли:

Молярная концентрация вещества в растворе. Помимо массовой доли, в химии используются и другие способы выражения концентрации. Особенно широко применяется молярная концентрация.
Молярная концентрация (с(Х)) — это отношение количества вещества в растворе (и (X), моль) к объему раствора (V, л):

239
При малой величине молярной концентрации она может быть выражена в ммоль/л (1 моль/л = 1000 ммоль/л). Молярная концентрация численно равна количеству растворенного вещества в 1 л раствора. В контексте молярную концентрацию часто называют просто концентрацией, а способ ее выражения понятен из единицы измерения.
Применение молярной концентрации для расчетов в химии очень удобно, так как по ней непосредственно вычисляется количество вещества в данном объеме раствора:

Пример 12.6. В лаборатории возникла необходимость установить точную концентрацию соляной кислоты. Для проведения анализа в мерной колбе вместимостью 500 мл (0,5 л) растворили точную навеску 19,069 г декагидрата тетрабората натрия (с. 235) и добавили воду до метки. Порции полученного раствора мерной пипеткой вместимостью 10 мл перенесли в четыре конические колбочки. Бюретку заполнили анализируемым раствором НС1 и провели титрование с индикатором метиловым оранжевым. На четыре пробы раствора тетрабората натрия было затрачено 7,14; 7,12; 7,10 и 7,11 мл соляной кислоты. Рассчитайте молярную концентрацию кислоты.
Решение. Сначала рассчитаем концентрацию раствора тетрабората натрия (M(Na2B407 – ЮН20) = 381,37 г/моль):
Рассчитаем также средний объем раствора НС1, затрачиваемый на титрование:

Выражаем количество вещества через произведение молярной концентрации на объем раствора. Согласно уравнению реакции, приведенному выше (с. 237), получается следующее соотношение между количествами реагирующих веществ:

По нему вычисляем концентрацию соляной кислоты:

Таким образом, установлена точная концентрация НС1.
Концентрацию одного и того же раствора можно выразить разными способами. Поэтому часто возникают задачи на переход от одного способа выражения концентрации к другому.
Пример 12.7. Рассчитайте молярную концентрацию раствора серной кислоты с массовой долей 4,75%. Плотность раствора 1,03 г/мл.
Решение. Для расчета молярной концентрации по формуле (12.2) надо знать количество вещества и объем раствора. Концентрация нс зависит от взятого объема, так как свойства раствора одинаковы и в малом, и в большом объеме. Поэтому для простоты расчетов положим V= 1 л (1000 мл). Количество вещества вычисляют по формуле п = т/М, где молярная масса серной кислоты 98 г/моль. Здесь неизвестна масса серной кислоты. Она вычисляется но формуле

В этом выражении неизвестна масса раствора. Она вычисляется согласно взятому объему и данной плотности:

Подставляем числовые значения, переходя от последней формулы к первой:

Ответ: молярная концентрация раствора c(H2S04) = 0,499 моль/л.
На основе этого примера можно вывести также общие формулы для пересчета массовых долей в молярную концентрацию: моль

Рассмотрим пример расчета для приготовления раствора с заданной молярной концентрацией.
Пример 12.8. Какой объем 67%-ной азотной кислоты (плотность 1,4 г/мл) следует взять для приготовления 2 л раствора с концентрацией 0,1 моль/л?
Решение. Предстоит вычислить объем исходного раствора азотной кислоты, который после разбавления водой в мерной колбе до 2 л даст конечный раствор с концентрацией 0,1 моль/л. Найдем количество вещества и массу азотной кислоты в конечном растворе:

Вычислим массу исходного раствора:

Найдем объем исходного раствора:

Этот объем концентрированной азотной кислоты переливают из мерного цилиндра в мерную колбу и добавляют дистиллированную воду до метки.
При изучении физико-химических свойств растворов применяется еще один способ выражения концентрации, называемый молялъной концентрацией, или молялъностъю.
Моляльная концентрация (ст) — это отношение количества вещества (и, моль) к массе растворителя, выраженной в килограммах (т, кг):

Преимуществом моляльной концентрации является ее полная независимость от температуры. Если сравнить ее с молярной концентрацией, то последняя немного уменьшается при повышении температуры, так как жидкости расширяются. Кроме того, сравнивать растворы в разных растворителях удобнее, когда берутся одинаковые массы растворителей. При расчете моляльной концентрации по массам веществ не требуется знать плотность раствора.
Пример 12.9. Рассчитайте моляльную концентрацию 20%-ного раствора сахарозы (C12H22On, М = 342 г/моль).
Решение. Возьмем для расчета 100 г раствора. Найдем количество вещества сахарозы, п{:

Масса воды составит 80 г. Найдем моляльную концентрацию по формуле (12.5):

Какого состава соль образуется и какова ее концентрация в растворе?

2 ответов на вопрос “Какого состава соль образуется и какова ее концентрация в растворе?”

Добавить ответ Отменить ответ