Определение массовой доли веществ в смеси двух солей |Задача 3.14

Методы определения массовых долей веществ в смеси двух солей

 

 

Задача 3.14.
Газ, полученный при сжигании 6,4 г серы, без остатка прореагировал с 138 мл 8% раствора NаОН (р = 1,087 г/мл). Определите состав полученного раствора и рассчитайте массовые доли веществ в этом растворе.
Дано:
масса серы: m(S) = 6,4 г;
объем исходного р-ра гидроксида натрия: Vр-ра(NаОН)=138 мл;
массовая доля NаОН в исходном р-ре:   (NаОН)в исх р-ре = 8%
плотность исходного раствора NаОН: рр-ра(NаОН) = 1,087 г/мл.
Найти: состав полученного раствора;
массовую долю каждого вещества в конечном растворе.
Решение:
Для определения количеств каждой из солей в конечном растворе можно использовать несколько алгоритмов.

I способ (математический с составлением простой системы уравнений).
В условии описано несколько последовательных реакций. При сжигании серы получается сернистый газ1:

S + О2 = SО2

Далее SО2 пропускают через раствор NаОН, где может образоваться как средняя, так и кислая соли:

2NаОН + SО2 = Nа23 + Н2О
NаОН + SО2 = NаНSО3

Кроме того, при значительном избытке SО2 может идти реакция с образованием сернистой кислоты:

2 + Н2О = Н23

В зависимости от соотношения количеств веществ NаОН и SО2 может реализоваться одна из следующих ситуаций:
а) при большом избытке SО2 [n(NаОН) : n(SО2) < 1 : 1] весь гидроксид натрия расходуется на образование кислой соли, а оставшийся в избытке SО2 взаимодействует с водой с образованием Н23;
б) при соотношении [n(NаОН) : n(SО2) = 1 : 1] образуется только кислая соль;
в) при соотношении [n(NаОН) : n(SО2) = 2 : 1] образуется только средняя соль;
г) при значительном избытке гидроксида натрия
[n(NаОН) : n(SО2) > 2 : 1] образуется только средняя соль и часть NaОН останется в растворе в неизменном виде;
д) когда соотношение количеств веществ и гидроксида натрия и сернистого газа находится в промежутке:
[2 : 1 > n(NаОН) : n(SО2) > 1 : 1], образуется и кислая, и средняя соль. Причем соотношение количеств получающихся солей зависит от соотношения количеств NаОН и SО2. Чем больше будет МаОН (в пределах указанного интервала), тем больше будет доля средней соли в образующейся смеси.
Для определения, какие именно продукты и в каких количествах образуются в конечном растворе, необходимо найти исходные количества веществ SО2 и NаОН.

1. Количество вещества сернистого газа определим по уравнению сгорания серы:

2. Количество вещества гидроксида натрия находим по данным об исходном растворе NaOH:

3. Сопоставим количества вещества NаОН и SО2 и определим, какие вещества будут содержаться в конечном растворе.

2 : 1 > n(NаОН) : n(SО2) = 0,3 : 0,2 > 1 : 1

Следовательно, в конечном растворе будет смесь солей: Nа23 и NаНSО3. Реализуется случай «5» из описанных выше.

Алгоритм дальнейших действий схематично можно изобразить следующим образом:

Видео:8 класс. Массовая доля растворенного вещества. Решение задач.Скачать

8 класс. Массовая доля растворенного вещества. Решение задач.

4. Обозначим количество вещества образующейся средней соли величиной «а»:

n(Na2SO3)= а моль.

5. По уравнению реакции получения средней соли находим количества вещества NаОН и SО2, которые расходуются на образование Nа23

6. Обозначим количество вещества образующейся кислой соли величиной «в»:

 n(NаНSО3) = в моль.

7. По уравнению реакции получения кислой соли находим количества веществ NаОН и SO2, которые расходовались на образование NаНSО3

8. По результатам 5 и 7 действий находим общее количество вещества NаОН, расходовавшегося в двух реакциях:

n(NаОН)общ = n(NаОН)расход. на обр. сред. соли + n(NаОН) расход. на обр. кисл. соли =
= [(2  .  a) + в] моль.

Приравниваем полученное выражение к значению количества вещества NаОН, которое содержалось в исходном растворе (из 2 действия):

.  a + в = 0,3 моль.

Видео:Как ЛЕГКО понять Химию с нуля — Массовая доля вещества // ХимияСкачать

Как ЛЕГКО понять Химию с нуля — Массовая доля вещества // Химия

Получили первое математическое уравнение с двумя неизвестными.

9. По результатам 5 и 7 действий находим общее количество вещества SО2,  расходовавшееся в двух реакциях:

n(SO2)общ = n(SO2)расход. на обр. сред. соли + n(SO2) расход. на обр. кисл. соли = = (a + в) моль.

Приравниваем полученное выражение к значению количества вещества SО2, полученному при сжигании серы (в 1 действии):

а + в = 0,2.

Получили второе математическое уравнение с двумя неизвестными.

10. Объединяем математические уравнения из 8 и 9 действий в систему:

Решая эту систему, находим значения:

а = 0,1; в = 0,1.

Видео:ХИМИЯ С НУЛЯ — Как решать задачи по Химии на Массовую ДолюСкачать

ХИМИЯ С НУЛЯ — Как решать задачи по Химии на Массовую Долю

Величинами «а» и «в» мы обозначали количества вещества средней и кислой соли:

n(Nа23) = 0,1 моль; n(NаНSО3) = 0,1 моль.

11. Теперь определяем массовую долю каждой соли в конечном растворе. Для этого находим массу каждой соли и массу конечного раствора, которая складывается из суммы масс SО2 и исходного раствора NаОН:

Ответ: (Nа23) = 7,74%;   (NаНSО3) = 6,39%.

Есть и иной способ определения количества каждой из солей в конечном растворе.

II способ (последовательный)
Этот способ основан на предположении, что последовательно могут идти 4 химические реакции:
1. При сжигании серы образуется сернистый газ:

S + О2 = SО2

2. Полученный SО2 взаимодействует с гидроксидом натрия с образованием средней соли:

2 + 2NaOH = Nа23 + Н2О

Видео:Как решать задачи с МАССОВОЙ ДОЛЕЙ | Массовая доля растворенного веществаСкачать

Как решать задачи с МАССОВОЙ ДОЛЕЙ | Массовая доля растворенного вещества

3. При избыточном количестве SО2, когда весь NaОН заканчивается, может идти следующая реакция:

SO2 + Н2O + Nа23 = 2NаНSО3

4. Если SО2 взят в избытке даже по отношению к реакции образования кислой соли, возможно получение сернистой кислоты:

2 + Н2О = Н23

Схематично алгоритм решения по этому способу будет носить альтернативный характер. Графически его можно изобразить так:

При решении данной задачи в первой серии альтернативных вариантов реализуется случай № 3, и это приводит ко второй серии альтернативных вариантов, из которых реализуется случай № 3.1. Приведем решение данной задачи по этому способу:

1. Определение количеств веществ NаОН и SО2 проводим точно также, как и в предыдущем способе. В результате получаем:

n(NаОН) = 0,3 моль; n(SО2) = 0,2 моль.

2. Определяем, какое вещество находится в недостатке для реакции образования средней соли.
Выберем за основу гидроксид натрия и определим по уравнению реакции количество SО2, которое необходимо для расходования 0,3 моль NаОН:

n(SO2) необходимоn(SO2) дано по условию
0,15моль < 0,2 моль

2 находится в избытке и расходуется не весь на образование средней соли. Поэтому дальнейшие расчеты по этому уравнению реакции будем проводить по NаОН, так как он в
недостатке и расходуется весь. Реализуется третий вариант из первой серии:

[n(NаОН) : n(SО2) < 2 : 1]

Видео:Определение массовых долей элементов в соединениях. 8 класс.Скачать

Определение массовых долей элементов в соединениях. 8 класс.

3. По уравнению реакции образования средней соли, используя количество вещества NаОН, рассчитываем количество вещества средней соли, образующейся в данной реакции, и количество вещества расходующегося сернистого газа:

 4. Находим количество вещества избыточного SО2, который остался после 1 реакции образования средней соли:

n(SО2)осталось = n(SО2)было – n(SО2)расх. на р-цию =  0,2 – 0,15 = 0,05 моль.

5. Определяем, какое вещество находится в недостатке для реакции образования кислой соли.
Выберем за основу сульфит натрия и определим по уравнению реакции количество SO2, которое необходимо для расходования 0,1 моль Nа2SO3

n(SO2) необходимоn(SO2) дано по условию
0,15моль > 0,05 моль

 SO2 находится в недостатке и расходуется весь в процессе данной реакции. Поэтому дальнейшие расчеты по этому уравнению реакции будем проводить по SО2. Реализуется первый вариант из второй серии

[n(SO2)остал: n(Nа23) < 1 : 1].

6. По уравнению реакции образования кислой соли, используя количество вещества SО2, рассчитываем количество вещества образующейся кислой соли и количество вещества расходующейся средней соли.

 7. Находим количество вещества Nа2SO3, которое осталось после образования кислой соли:

n(Nа23)осгалось – n(Nа2SO3)обр. в 1 р-ции  – n(Nа23)расх. во 2 р-ции == 0,15 – 0,05 = 0,1 моль.

Видео:Определение массовой доли веществ в смеси.Скачать

Определение массовой доли веществ в смеси.

8. Итак, в конечном растворе будут присутствовать 2 соли:

n(Nа23) – 0,1 моль и n(NaHSО3) = 0,1 моль.

Дальнейший расчет их массовых долей в конечном растворе проводим так же, как и в первом способе решения.

Ответ:  (Nа23) = 7,74% ;  (NaHSО3) = 6,39%.

Первый из рассмотренных способов решения данной задачи выглядит более формализованным и математизированным. Но .к его достоинствам можно отнести краткость (относительно второго способа) и возможность применения для более сложных задач, когда существует возможность образования большего количества альтернативных продуктов, например как в задаче по взаимодействию NаОН и Н3РО4.

К достоинствам второго способа можно отнести его большую логичность и последовательность, но применение его к более сложным системам приведет к огромному количеству расчетов.

Здесь же хотелось бы отметить, что задачи с использованием смеси веществ (либо исходных, либо продуктов) в тестах ЕГЭ являются наиболее сложными.


Kомментарии:
1 Возможностью образования SO3 мы пренебрегаем.

💡 Видео

Массовая и объёмная доли компонентов в смеси | Химия 8 класс #25 | ИнфоурокСкачать

Массовая и объёмная доли компонентов в смеси | Химия 8 класс #25 | Инфоурок

Определение массовой доли вещества в растворе | Задача по химии ЕГЭСкачать

Определение массовой доли вещества в растворе | Задача по химии ЕГЭ

Расчет выхода продукта от теоретически возможного. 10 класс.Скачать

Расчет выхода продукта от теоретически возможного. 10 класс.

КАК РЕШИТЬ ЗАДАЧУ НА НАХОЖДЕНИЕ МАССОВОЙ ДОЛИ(МАССЫ) ХИМИЧЕСКОГО СОЕДИНЕНИЯ В СМЕСИ/задание 34Скачать

КАК РЕШИТЬ ЗАДАЧУ НА НАХОЖДЕНИЕ МАССОВОЙ ДОЛИ(МАССЫ) ХИМИЧЕСКОГО СОЕДИНЕНИЯ В СМЕСИ/задание 34

Бердоносов С. С. Практикум. Тема Решение задач на определение массовой доли веществ в растворе.Скачать

Бердоносов С. С.  Практикум.  Тема  Решение задач на определение массовой доли веществ в растворе.

КАК РЕШИТЬ ЗАДАЧУ НА НАХОЖДЕНИЕ МАССОВОЙ ДОЛИ(МАССЫ) ВЕЩЕСТВА В СМЕСИ/задание 34/часть 2Скачать

КАК РЕШИТЬ ЗАДАЧУ НА НАХОЖДЕНИЕ МАССОВОЙ ДОЛИ(МАССЫ) ВЕЩЕСТВА В СМЕСИ/задание 34/часть 2

Массовая доля элементаСкачать

Массовая доля элемента

ТИПОВЫЕ ЗАДАЧИ ПО ХИМИИ: Химическое Количество Вещества, Моль, Молярная Масса и Молярный ОбъемСкачать

ТИПОВЫЕ ЗАДАЧИ ПО ХИМИИ: Химическое Количество Вещества, Моль, Молярная Масса и Молярный Объем

Профильный курс химии. Алканы (2). Определение массовой доли метана по объемной доле (задача)Скачать

Профильный курс химии. Алканы (2). Определение массовой доли метана по объемной доле (задача)

Задачи на примеси. 1 часть. 9 класс.Скачать

Задачи на примеси. 1 часть. 9 класс.

Задачи по химии. Массовая доля вещества в смеси. Простейшие химические расчётыСкачать

Задачи по химии. Массовая доля вещества в смеси. Простейшие химические расчёты

МАССОВАЯ доля растворенного вещества / объяснение простыми словами / ХИМИЯ 8 классСкачать

МАССОВАЯ доля растворенного вещества / объяснение простыми словами / ХИМИЯ 8 класс

7 класс.Массовые доли элементов в соединении. Решение задач.Скачать

7 класс.Массовые доли элементов в соединении. Решение задач.

(11 класс 33задание) Расчет массовой доли химического соединения в смеси.Скачать

(11 класс 33задание) Расчет массовой доли химического соединения в смеси.
Поделиться или сохранить к себе:
Конспекты лекций по химии