Question

Для проведения электролиза на инертных электродах взяли 340 г 20%-ного раствора нитрата серебра. После того как масса раствора уменьшилась на 23,2 г, процесс остановили. К образовавшемуся раствору добавили 175,5 г 20%-ного раствора хлорида натрия. (Восстановлением азотной кислоты пренебречь.) Определите массовую долю хлорида натрия в полученном растворе. В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления.

Accepted Answer

Answer

Идея решения: проследить электролиз раствора нитрата серебра, определить остаток реагентов, затем рассчитать взаимодействие с хлоридом натрия и найти массовую долю оставшегося хлорида натрия в конечном растворе.

**Уравнения реакций:**

$$\ce{4AgNO3 + 2H2O ->[электролиз] 4Ag + 4HNO3 + O2 ^}$$

$$\ce{AgNO3 + NaCl -> AgCl v + NaNO3}$$

**Расчёты:**

1) Масса раствора уменьшилась за счёт выделившихся серебра и кислорода. Обозначим $n(\ce{O2}) = x$ моль, тогда $n(\ce{Ag}) = 4x$ моль.

Составим уравнение:
$$m(\ce{O2}) + m(\ce{Ag}) = 23{,}2$$
$$32x + 108 \cdot 4x = 23{,}2$$
$$32x + 432x = 23{,}2$$
$$464x = 23{,}2$$
$$x = 0{,}05$$

Следовательно, $n(\ce{O2}) = 0{,}05$ моль, $n(\ce{Ag}) = 0{,}2$ моль.

2) Найдём количество вещества нитрата серебра в исходном растворе:
$$m(\ce{AgNO3}) = 340 \cdot 0{,}2 = 68 	ext{ г}$$
$$n(\ce{AgNO3}) = \frac{68}{170} = 0{,}4 	ext{ моль}$$

3) Количество вещества прореагировавшего нитрата серебра при электролизе:
$$n_{	ext{прореаг.}}(\ce{AgNO3}) = 4 \cdot 0{,}05 = 0{,}2 	ext{ моль}$$

Остаток нитрата серебра:
$$n_{	ext{ост.}}(\ce{AgNO3}) = 0{,}4 - 0{,}2 = 0{,}2 	ext{ моль}$$

4) Количество вещества хлорида натрия в добавленном растворе:
$$m(\ce{NaCl}) = 175{,}5 \cdot 0{,}2 = 35{,}1 	ext{ г}$$
$$n(\ce{NaCl}) = \frac{35{,}1}{58{,}5} = 0{,}6 	ext{ моль}$$

5) При смешивании растворов нитрат серебра реагирует с хлоридом натрия. Количество прореагировавшего хлорида натрия равно количеству оставшегося нитрата серебра:
$$n_{	ext{прореаг.}}(\ce{NaCl}) = 0{,}2 	ext{ моль}$$

Остаток хлорида натрия:
$$n_{	ext{ост.}}(\ce{NaCl}) = 0{,}6 - 0{,}2 = 0{,}4 	ext{ моль}$$
$$m_{	ext{ост.}}(\ce{NaCl}) = 0{,}4 \cdot 58{,}5 = 23{,}4 	ext{ г}$$

6) Масса выпавшего осадка хлорида серебра:
$$n(\ce{AgCl}) = 0{,}2 	ext{ моль}$$
$$m(\ce{AgCl}) = 0{,}2 \cdot 143{,}5 = 28{,}7 	ext{ г}$$

7) Масса конечного раствора:
$$m_{	ext{конечн.}} = 340 + 175{,}5 - 23{,}2 - 28{,}7 = 463{,}6 	ext{ г}$$

8) Массовая доля хлорида натрия в конечном растворе:
$$\omega(\ce{NaCl}) = \frac{23{,}4}{463{,}6} = 0{,}0505 = 5{,}05\%$$

Задание №34Расчётные задачиЕГЭ по химии