Химия
8 класс
Вопрос
При анализе некоторого раствора смеси солей в нем были обнаружены ионы $Na^{+}, Cl^{-}, Br^{-}, I^{-}$.
После выпаривания 20 мл этого раствора сухой остаток имел массу 1,732 г. Другой образец раствора смеси солей такого же объема встряхивали с бромной водой и после выпаривания получили 1,685 г сухого остатка. Из третьего образца также объемом 20 мл после насыщения хлором и выпаривания получили 1,4625 г сухого остатка.
а. Вычислите концентрацию (в граммах) отдельных ионов в растворе.
б. Какие количества брома и иода можно получить, переработав $1 м^3$ этого раствора?
Ответ
Принимаем атомные массы элементов $A_{Na} = 23, A_{Cl} = 35,5, A_{Br} = 80 , A_1 = 127$ и обозначаем количества грамм-ионов этих элементов в 20 мл раствора соответственно $n, x, y$ и $z$, причем $n = x + y + z$.
Исходя из ионных уравнений реакций
$2I^{-} + Br_2 = I_2 + 2Br^{-}$,
$2Br^{-} + Cl_2 = Br_2 + 2Cl^{-}$,
$2I^{-} + Cl_2 = I_2 + 2Cl^{-}$
и обозначая массы исходной смеси солей $m_1$, смеси хлорида и бромида $m_2$ и чистого хлорида $m_3$, получаем следующие соотношения:
$zA_1 - zA_{Br} = m_1 - m_2$,
$z = \frac{1,732 - 1,685}{127 - 80} = \frac{0,047}{47} = 0,001$ г-иона иода.
$yA_{Br} + zA_1 - (y + z) A_{Cl} = m_1 - m_3$,
$80y + 127z - 35,5y - 35,5 = 1,732 - 1,4625$,
$44,5 + 91,5z = 0,2695$,
откуда ($z$ уже известен)
$44,5y = 0,2695 - 0,0915$,
$у = \frac{0,178}{44,5} = 0,004$ г-иона брома.
Количество грамм-ионов натрия находим из уравнения
$(23 + 35,5)n = m_3$,
$n = \frac{1,4625}{58,5} = 0,025$ г-ионов натрия.
Тогда количество грамм-ионов хлора в пробе равно $x = n - (z+y) = 0,025 - 0,005 = 0,02$ г-иона хлора.
Концентрация отдельных ионов в растворе смеси солей рассчитывается следующим образом:
$c_{Na^{+}} = \frac{0,025 \cdot 1000}{20} = 1,25$ г-иона $Na^{+}$/л;
$c_{Cl} = 1$ г-иона $Cl^{-}$/л; $c_{Br^{-}} = 0,2$ г-иона $Вr^{-}$/л; $c_1 = 0,05$ г-иона $I^{-}$/л. Из $1 м^3$ (1000 л) соляного раствора можно получить
$m_{Br_2} = A_{Br} \cdot c_{Br} = 80 \cdot 0,2 \: кг = 16$ кг брома,
$m_{I_2} = A_1 \cdot c_1 = 127 \cdot 0,05 \: кг = 6,35$ кг иода.