Химия
8 класс
Вопрос
Смесь нитратов натрия, кальция и олова, масса которой равна 9,84 г, растворили в некотором количестве подкисленной воды. К полученному раствору добавили раствор сульфита калия (избыток). Смесь нагрели, затем охладили. Выпавший осадок отделили, промыли, обработали щелочью и нерастворимую его часть отфильтровали, промыли, высушили и прокалили при температуре выше $ 1000^{ \circ }C$. Масса полученного продукта была равна 1,12 г. К фильтрату добавили концентрированную азотную кислоту (избыток), раствор прокипятили. Выпавший осадок отцентрифугировали, промыли и прокалили при температуре $ 500^{ \circ }C$. Масса продукта прокаливания была равна 3,02 г. Рассчитать процентный состав исходной смеси. Написать уравнения соответствующих реакций.
Ответ
При добавлении избытка сульфита калия к подкисленному раствору, содержащему нитраты натрия, кальция и олова, выпадает осадок сульфита кальция:
$Ca (NO_{3})_{2} + K_{2}SO_{3} = CaSO_{4} \downarrow + 2KNO_{3}$.
и осадок гидроксида олова (II), образующийся вследствие протекающего совместного гидролиза солей:
$Sn (NO_{3})_{2} + K_{2}SO_{3} + H_{2}O = Sn (OH)_{2} \downarrow + 2KNO_{3} + SO_{2}$.
После обработки выпавшего осадка щелочью происходит растворение гидроксида олова (II):
$Sn (OH)_{2} + 2KOH = K_{2} [Sn (OH)_{4}]$.
и остается твердый продукт - сульфит кальция. В результате его прокаливания при температуре выше $ 1000^{ \circ }C$ происходит разложение:
$CaCO_{3} = CaO + SO_{2}$.
Масса образовавшегося оксида кальция согласно условию задачи равна 1,12 г, что соответствует 0,02 моль ($1,12 : 56$, где 56 - масса моля $CaO$). Из схемы
$CaO \rightarrow Ca (NO_{3})_{2}$ следует, что в смеси содержалось 0,02 моль или 3,28 г ($164 \cdot 0,02$, где 164 - масса моля нитрата кальция) $Ca (NO_{3})_{2}$.
После добавления избытка концентрированной азотной кислоты к фильтрату, полученному после отделения осадка сульфита кальция, содержащему $K_{2} [Sn (OH)_{4}]$,и кипячения раствора выпал осадок гидроксида олова (IV) ($SnO_{2} \cdot nH_{2}O$):
$K_{2} [Sn (OH)_{4}] + 4HNO_{3} = H_{2}SnO_{3} + 2KNO_{3} + 2NO_{2} + 3H_{2}O$
($SnO_{2} \cdot nH_{2}O$)
Прокаливание осадка гидроксида олова (IV) Приводит к его дегидратации и образованию диоксида олова:
$SnO_{2} \cdot nH_{2}O = SnO_{2} + nH_{2}O$
Количество последнего согласно условию задачи равно 3,02 г или 0,02 моль ($3,02 : 151$, где 151 - масса моля $SnO_{2}$). Это соответствует согласно схеме
$SnO_{2} \rightarrow Sn (NO_{3})_{2}$
0,02 моль или 4,86 г нитрата олова ($243 \cdot 0,02$, где 243 - масса моля $Sn (NO_{3})_{2}$).
На долю нитрата натрия приходится 1,7 г (NULL,84 - 3,28 - 4,86). Процентное содержание равно: 33,33 % $Ca (NO_{3})_{2}$ 49,39 % $Sn (NO_{3})_{2}$, 17,28 % $NaNO_{3}$.