Question

Навеску нитрата стронция медленно нагрели, при этом образовались смесь газов и твёрдый остаток, содержащий оксид стронция и нитрит стронция. Выделившуюся смесь газов собрали и пропустили через 400 г 20%-го раствора гидроксида натрия, в результате массовая доля щелочи уменьшилась в 4 раза, а объём газов – в 6 раз. Определите массу навески нитрата стронция.

Accepted Answer

Answer

Идея решения: установить реакции разложения нитрата стронция, определить состав газовой смеси через изменение массовой доли щелочи и объёма газов, затем найти исходное количество вещества.

**Шаг 1. Реакции разложения и взаимодействия с щелочью**

$$\ce{Sr(NO3)2 ->[t°] Sr(NO2)2 + O2}$$

$$\ce{2Sr(NO3)2 ->[t°] 2SrO + 4NO2 + O2}$$

$$\ce{4NaOH + 4NO2 + O2 -> 4NaNO3 + 2H2O}$$

**Шаг 2. Расчёт начального количества гидроксида натрия**

Масса $\ce{NaOH}$ в растворе:
$$m_{\ce{NaOH}} = 400 \cdot 0{,}2 = 80 	ext{ г}$$

Количество вещества:
$$n_{\ce{NaOH}} = \frac{80}{40} = 2 	ext{ моль}$$

**Шаг 3. Определение остатка щелочи**

Массовая доля уменьшилась в 4 раза:
$$\omega_{	ext{ост}} = \frac{20\%}{4} = 5\%$$

**Шаг 4. Анализ реакции с газами**

Пусть из первой реакции образуется $x$ моль $\ce{O2}$, из второй — $y$ моль $\ce{Sr(NO3)2}$.

Тогда из второй реакции: $n_{\ce{NO2}} = 2y$ моль, $n_{\ce{O2}} = 0{,}5y$ моль.

По условию массовая доля щелочи уменьшилась в 4 раза, значит, $\ce{NaOH}$ в избытке. Следовательно, в недостатке находится $\ce{NO2}$, и он полностью расходуется:

$$n_{	ext{прореаг}} \ce{NaOH} = n_{\ce{NO2}} = 2y$$

$$n_{	ext{ост}} \ce{NaOH} = 2 - 2y$$

$$m_{	ext{ост}} \ce{NaOH} = (2 - 2y) \cdot 40 = 80 - 80y 	ext{ г}$$

**Шаг 5. Расчёт через массовую долю**

Кислород, участвующий в реакции с щелочью:
$$n_{\ce{O2}} = \frac{n_{\ce{NO2}}}{4} = \frac{2y}{4} = 0{,}5y$$

Масса газов, поглощённых раствором:
$$m_{\ce{NO2}} = 2y \cdot 46 = 92y 	ext{ г}$$
$$m_{\ce{O2, реаг}} = 0{,}5y \cdot 32 = 16y 	ext{ г}$$

Масса конечного раствора:
$$m_{	ext{конечн}} = 400 + 92y + 16y = 400 + 108y$$

Из условия на массовую долю:
$$0{,}05 = \frac{80 - 80y}{400 + 108y}$$

$$20 - 20y = 400 + 108y$$

$$y = 0{,}7 	ext{ моль}$$

Следовательно, $n_{\ce{NO2}} = 1{,}4$ моль и $n_{\ce{O2, реаг}} = 0{,}35$ моль.

**Шаг 6. Определение $x$ через объёмное соотношение**

Начальный объём газовой смеси:
$$V_{	ext{нач}} = (x + 1{,}75) \cdot 22{,}4 	ext{ л}$$

Объём газов после поглощения (остаётся только $\ce{O2}$ из первой реакции):
$$V_{	ext{ост}} = x \cdot 22{,}4 	ext{ л}$$

По условию объём уменьшился в 6 раз:
$$\frac{V_{	ext{нач}}}{V_{	ext{ост}}} = 6$$

$$\frac{x + 1{,}75}{x} = 6$$

$$x + 1{,}75 = 6x$$

$$x = 0{,}35 	ext{ моль}$$

**Шаг 7. Расчёт массы нитрата стронция**

Общее количество вещества $\ce{Sr(NO3)2}$:
$$n_{	ext{общ}} = 0{,}35 + 0{,}7 = 1{,}05 	ext{ моль}$$

Молярная масса $\ce{Sr(NO3)2} = 88 + 2(14 + 48) = 212$ г/моль.

$$m_{\ce{Sr(NO3)2}} = 1{,}05 \cdot 212 = 222{,}6 	ext{ г}$$

Задание №34Расчётные задачиЕГЭ по химии