Химия
8 класс
Вопрос
Смесь, содержащую $NaF, NaCl$ и $NaBr$ (масса галогенидов равна 49,1 г), растворили в воде. К половине раствора добавили избыток раствора $CaCl_{2}$. В результате реакции выпал осадок массой 7,8 г. Ко второй половине добавили избыток раствора $AgNO_{3}$. При этом образовался осадок массой 33,15 г. Определите массовую долю хлорида натрия в исходной смеси.
Ответ
В данном случае хлорид кальция реагирует с образованием осадка только с фторидом натрия:
$2NaF + CaCl_{2} \rightarrow CaF_{2} \downarrow + 2NaCl$.
Рассчитываем количество фторида кальция:
$\nu (CaF_{2}) = \frac{m(CaF_{2})}{M(CaF_{2})}$;
$\nu (CaF_{2}) = \frac{7,8}{78} = 0,1 моль$.
Определяем количество фторида натрия. Согласно уравнению реакции
$\nu (NaF) = 2 \nu (CaF_{2})$;
$\nu (NaF) = 2 \cdot 0,1 = 0,2 моль$.
Вычисляем массу фторида натрия:
$m(NaF) = \nu (NaF) \cdot M(NaF)$;
$m(NaF) = 0,2 \cdot 42 = 8,4 г$.
Масса галогенидов в составе 1/2 части раствора равна:
$\frac{49,1}{2} = 24,55$.
Тогда суммарная масса $NaCl$ и $NaBr$ в составе 1/2 части раствора будет равна:
$24,55 - 8,4 = 16,15 г$.
Обозначаем количество хлорида натрия в составе 1/2 части раствора $x$; количество бромида натрия в составе 1/2 части раствора - $y$.
Выражаем массы хлорида и бромида натрия:
$m(NaCl) = \nu (NaCl) \cdot M(NaCl); m(NaCl) = 58,5x$;
$m(NaBr) = \nu (NaBr) \cdot M(NaBr); m(NaBr) = 103y$.
Суммарная масса хлорида и бромида натрия равна 16,15 г:
$m(NaCl) + m(NaBr) = 16,15 г$.
Подставляем в уравнение значения масс галогенидов натрия:
$58,5x + 103y = 16,15$. (1)
В результате взаимодействия нитрата серебра и хлорида натрия образуется осадок хлорида серебра:
$AgNO_{3} + NaCl \rightarrow AgCl \downarrow + NaNO_{3}$.
Определяем количество хлорида серебра, образовавшегося в данной реакции. Согласно уравнению реакции
$\nu (AgCl) = \nu (NaCl); \nu (AgCl) = x$.
Выражаем массу хлорида серебра:
$m(AgCl) = \nu (AgCl) \cdot M(AgCl); m(AgCl) = 143,5x$.
При взаимодействии нитрата серебра и бромида натрия образуется осадок бромида серебра:
$AgNO_{3} + NaBr \rightarrow AgBr + NaNO_{3}$.
Определяем количество бромида серебра, выпавшего в осадок. Из уравнения реакции следует, что
$\nu (AgBr) = \nu (NaBr); \nu (AgBr) = y$.
Выражаем массу бромида серебра:
$m(AgBr) = \nu (AgBr) \cdot M(AgBr); m(AgBr) = 188y$.
Масса осадка равна сумме масс хлорида и бромида серебра:
$m(AgCl) + m(AgBr) = 33,15 г$.
В уравнение подставляем значения масс галогенидов серебра. Тогда
$143,5x + 188y = 33,15$. (2)
Из уравнений (1) и (2) составляем систему
$\begin{cases} 58,5x + 103y = 16,15, \\ 143,5x + 188y = 33,15. \end{cases}$
Решив систему, получаем $x = 0,1; y = 0,1$ ($x$ - количество хлорида натрия). Рассчитываем массу хлорида натрия в 1/2 части раствора:
$m(NaCl) = \nu (NaCl) \cdot M(NaCl)$;
$m(NaCl) = 0,1 \cdot 58,5 = 5,85 г$.
Определяем массовую долю хлорида натрия:
$\omega (NaCl) = \frac{m(NaCl)}{m(смеси)} \cdot 100 \text{ %}$;
$\omega (NaCl) = \frac{5,85}{24,55} \cdot 100 = 23,8 \text{ % }$.