Question

В воде последовательно растворили аммиак и бромоводород. При этом соотношение масс указанных веществ составило соответственно 17 : 3,4 : 9. Полученный раствор добавили к раствору бромида меди(II). В результате образовался 1 кг раствора, содержащего только одно растворённое вещество, массовая доля которого составила 35,28%. Определите массовую долю бромида меди(II) в исходном растворе. (Возможным образованием основных и комплексных солей пренебречь.)

Accepted Answer

Answer

Идея решения: установить стехиометрические соотношения между аммиаком и бромоводородом, найти количество вещества каждого реагента, затем проследить образование продуктов через цепочку реакций и вычислить массовую долю исходного $\ce{CuBr2}$.

**Шаг 1. Уравнения реакций:**

$$\ce{NH3 + HBr -> NH4Br}$$

$$\ce{CuBr2 + 2NH3 + 2H2O -> Cu(OH)2 v + 2NH4Br}$$

**Шаг 2. Определение соотношения количеств веществ аммиака и бромоводорода.**

Из условия: $\frac{m_{\ce{NH3}}}{m_{\ce{HBr}}} = \frac{3{,}4}{9}$.

Выразим через молярные массы:

$$\frac{n_{\ce{NH3}} \cdot 17}{n_{\ce{HBr}} \cdot 81} = \frac{3{,}4}{9}$$

$$\frac{n_{\ce{NH3}}}{n_{\ce{HBr}}} = \frac{3{,}4 \cdot 81}{9 \cdot 17} = 1{,}8$$

Пусть $n_{\ce{HBr}} = x$ моль, тогда $n_{\ce{NH3}} = 1{,}8x$ моль. Аммиак в избытке, бромоводород — в недостатке.

**Шаг 3. Расчёт количества бромида аммония в итоговом растворе.**

По условию в итоговом растворе остаётся только $\ce{NH4Br}$:

$$m_{\ce{NH4Br}} = 1000 \cdot 0{,}3528 = 352{,}8 	ext{ г}$$

$$n_{\ce{NH4Br}} = \frac{352{,}8}{98} = 3{,}6 	ext{ моль}$$

**Шаг 4. Определение количеств исходных веществ.**

Бромид аммония образуется из двух источников:
- из реакции 1: $n_1 = n_{\ce{HBr}} = x$ моль;
- из реакции 2: $n_2 = n_{\ce{NH3, избыток}} = 1{,}8x - x = 0{,}8x$ моль.

Общее количество:

$$n_{\ce{NH4Br}} = x + 0{,}8x = 1{,}8x = 3{,}6$$

$$x = 2 	ext{ моль}$$

Следовательно:
- $n_{\ce{HBr}} = 2$ моль, $m_{\ce{HBr}} = 2 \cdot 81 = 162$ г;
- $n_{\ce{NH3}} = 3{,}6$ моль, $m_{\ce{NH3}} = 3{,}6 \cdot 17 = 61{,}2$ г.

**Шаг 5. Расчёт массы воды в исходной смеси.**

Из условия соотношение масс: $m_{\ce{NH3}} : m_{\ce{HBr}} : m_{\ce{H2O}} = 17 : 3{,}4 : 9$.

$$m_{\ce{H2O}} = m_{\ce{HBr}} \cdot \frac{9}{3{,}4} = 162 \cdot \frac{9}{3{,}4} = 306 	ext{ г}$$

**Шаг 6. Расчёт количества гидроксида меди(II).**

Из реакции 2: $n_{\ce{Cu(OH)2}} = \frac{1}{2} n_{\ce{NH3, избыток}} = \frac{1}{2} \cdot 0{,}8 \cdot 2 = 0{,}8$ моль.

$$m_{\ce{Cu(OH)2}} = 0{,}8 \cdot 98 = 78{,}4 	ext{ г}$$

**Шаг 7. Составление баланса масс для итогового раствора.**

$$m_{\ce{NH3}} + m_{\ce{HBr}} + m_{\ce{H2O}} + m_{	ext{р-ра } \ce{CuBr2}} - m_{\ce{Cu(OH)2}} = 1000$$

$$61{,}2 + 162 + 306 + m_{	ext{р-ра } \ce{CuBr2}} - 78{,}4 = 1000$$

$$m_{	ext{р-ра } \ce{CuBr2}} = 549{,}2 	ext{ г}$$

**Шаг 8. Расчёт массы бромида меди(II).**

Из реакции 2: $n_{\ce{CuBr2}} = n_{\ce{Cu(OH)2}} = 0{,}8$ моль.

$$m_{\ce{CuBr2}} = 0{,}8 \cdot 224 = 179{,}2 	ext{ г}$$

**Шаг 9. Вычисление массовой доли.**

$$\omega_{\ce{CuBr2}} = \frac{179{,}2}{549{,}2} = 0{,}3263 = 32{,}63\%$$

Задание №34Расчётные задачиЕГЭ по химии