Задачи на определение массовой и мольной доли каждой соли в смеси

Задача 33. 

Через раствор перманганата калия (КМпО₄) пропускали хлороводород до полного обесцвечивания раствора. После реакции раствор выпарили и получили смесь солей. Определите массовую и мольную долю каждой соли в смеси.
Дано:
числовых данных в условии не содержится.
Найти:
массовую и мольную долю каждой соли после реакции.
Решение:
В условии задачи описана реакция окисления хлороводорода раствором перманганата калия. Реакция происходит в кислой среде, т.к. хлороводород очень хорошо растворяется в воде и дает соляную кислоту.

 2КМпО₄ + 16НС1 = 2КС1 + 2МпС1₂ + 5С1₂↑ + 8Н₂О

 Очевидно, что после выпаривания остается смесь солей КС1 и МпС1₂, причем их соотношение в смеси будет определяться коэффициентами в химической реакции. На каждые 2 моль КС1 приходится 2 моль МпС1₂. Следовательно, соотношение количеств вещества (п, моль) этих двух солей 2 : 2 или 1 : 1 (после сокращения). Определим мольную долю каждой из солей. Выберем образец смеси, содержащей 2 моль солей. Так как соотношение количеств веществ (п, моль) в смеси 1 : 1, то выбранный образец будет содержать 1 моль КС1 и 1 моль МпС1₂.

 Массовая доля определяется в том же выбранном образце (n(КС1) + n(МnС1₂) = 2 моль). Перейдем от количества вещества к массе и вычислим массовую долю:

Ответ: (KCl) = (MnCl2) = 0,5;  (KCl) = 37,2%; (MnCl2) = 62,8%.

Задача 34. 
Кадмиевую пластинку опустили в 70 г 3% -ного раствора FeС1₃ в воде. После окончания реакции пластинку извлекли из раствора. Определите массовую долю каждой из солей в полученном растворе.
Дано:
масса исходного раствора FеС1₃ в воде: m_{исх. р-ра} = 70 г;
массовая доля FеС1₃ в исходном растворе: (FеС1₃) = 3%.
Найти:
массовую долю каждой из солей в конечном растворе.
Решение:
В условии описана реакция окисления металлического кадмия ионами Fе⁺³. Так как в ряду напряжений металлов кадмий стоит между медью и железом (в случае взаимодействия с металлом, стоящим в ряду напряжения между хромом и медью¹), процесс восстановления идет только до Fе⁺²:

2FеС1₃ + Сd = 2FеС1₂ + СdС1₂

В условии указано, что после реакции пластинку вынули из раствора. Это говорит о том, что реакция прошла до конца, и FеС13 расходовался почти полностью². Далее задачу можно

решить традиционным образом, используя уравнения реакции. 

Можно использовать следующий алгоритм:

1. Определяем массу FеС1₃ в исходном растворе:

2. Определяем массу воды в исходном растворе:

m(Н₂O)_{в исх. р-ре} = m_{исх. р-ра} – m(FеС1₃)_{в исх. р-ре} = 70 – 2,1 = 67,9 г.

3. Используя уравнение реакции, определяем массы образовавшихся солей.

Составим две пропорции:

2,1 г FеС1₃ дает х г FеС1₂ (по условию)
324,6 г FеС1₃ дают 253,6 г FеС1₂ (по уравнению)

2,1 г FеС1₃ дает у г СdС1₂ (по условию)
324,6 г FеС1₃ дают 183,4 г СdС12 (по уравнению)

4. Определяем массовую долю FеС1₂ и СdС1₂ в растворе после реакции:

Ответ: (FеС1₂) = 2,31% ; (CdC1₂) = 1,68%.

Комментарии:
¹Обратите внимание, что металлы, стоящие в ряду напряжения левее железа, восстанавливают его из любой степени окисления (при избытке восстанавливающего металла) до чистого железа.
Zn(избыток) + 2FеС1₃ = 2Fе + ZnС1₂. При недостатке цинка (или любого металла стоящего левее железа) железо из степени окисления (+3) восстановиться до степени окисления (+2).
Zn(недостаток) + 2FеС1₃(избыток) = 2FеС1₂ + ZnС1₂

² Реально такие реакции представляют собой равновесия, и равновесные концентрации рассчитывают по уравнению Нернста. Этот материал вы будете подробно изучать в вузе. В данном же случае будем считать, что реакция идет до конца.