Смесь бромида калия и иодида калия растворили в воде. Полученный раствор разлили по трём колбам. К 250 г раствора в первой колбе добавили 430 г 40%-ного раствора нитрата серебра. После завершения реакции массовая доля нитрата серебра в образовавшемся растворе составила 8,44%. К 300 г раствора во второй колбе добавили избыток раствора нитрата меди(II), в результате чего в осадок выпало 28,65 г соли. Вычислите массовую долю каждой из солей в третьей колбе.
В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).
M(AgBr) = 188 г/моль
M(AgI) = 235 г/моль
M(AgNO3) = 170 г/моль
M(KI) = 166 г/моль
M(CuI) = 190,5 г/моль
1) Реакции в первой колбе:
KBr + AgNO3 → AgBr↓ + KNO3
KI + AgNO3 → AgI↓ + KNO3
Раствор AgNO3 взят в избытке. Вычислим исходную массу соли:
m(AgNO3) = 430·0,4 = 172 гр.
Так как соотношение солей KBr и KI мы не знаем, перейдём ко второй колбе:
2) Реакции во второй колбе:
KBr + Cu(NO3)2 → реакция не протекает, так как ни газа, ни осадка не образуется.
4KI + 2Cu(NO3)2(изб.) → I2 + 4KNO3 + 2CuI↓
Так как масса осадка CuI известна, можем вычислить количество вещества этой соли и количество вещества KI (так как он расходовался полностью).
n(CuI) = 28,65/190,5 = 0,15 моль
n(KI) = 2n(CuI) = 2·0,15 = 0,3 моль
m(KI) = n(KI)·M(KI) = 0,3·166 = 49,8 гр.
Зная массу всего раствора во второй колбе, вычислим массовую долю KI:
ω(KI) = 49,8/300 = 0,166
3) Вернёмся к реакциям в первой колбе, так как теперь мы знаем массовую долю KI. Вычислим её массу в первой колбе:
m(KI) = ω(KI)·m(р-ра KI в 1ой колбе) = 0,166·250 = 41,7 гр.
n(KI) = m(KI)/M(KI) = 41,7/166 = 0,25 моль
4) Количество KBr обозначим за х и выразим количество вещества и массу AgNO3, которая израсходовалась в первой колбе:
n1(AgNO3) = х (так как количества веществ KBr и AgNO3 в первой реакции равны)
n2(AgNO3) = 0,25 моль (так как количества веществ KI и AgNO3 во второй реакции равны)
Общее количество вещества AgNO3, которое вступило в реакции с KBr и KI:
n(AgNO3) = x + 0,25.
Выразим массу (которая была израсходована в этих реакциях):
m(AgNO3) = M(AgNO3)·n(AgNO3) = (x + 0,25)·170.
Исходная масса AgNO3 равна 172 гр. Нам известна массовая доля AgNO3 после проведения реакций, выразим её:
ω(AgNO3 ост.) = m(AgNO3 ост.)/m(р-ра после р-ий).
m(AgNO3 ост.) = 172 - (x + 0,25)·170.
m(р-ра после р-ий) = m(исх. р-ра в первой колбе) + m(исх р-ра AgNO3) - m(AgBr) - m(AgI).
Вычислим массы осадков:
m(AgBr) = n(AgBr)·M(AgBr) = x·188
m(AgI) = n(AgI)·M(AgI) = n(KI)·M(AgI) = 0,25·235 = 58,75 гр.
m(р-ра после р-ий) = 250 + 430 - x·188 - 58,75 = .
Выразим массовую долю AgNO3:
ω(AgNO3 ост.) = (172 - (x + 0,25)·170) / (621,25 - 188x) = 0,0844
Умножим обе части уравнение на (621,25 - 188x):
0,0844·(621,25 - 188x) = 172 - (x + 0,25)·170
Находим, что х = 0,5, т.е. n(KBr) = 0,5 моль.
5) Зная количество вещества, находим массу:
m(KBr) = n(KBr)·M(KBr) = 0,5·119 = 59,5 гр.
Найдём массовую долю KBr:
ω(KBr) = m(KBr во 2й колбе)/m(р-ра во 2й колбе) = 59,5/250 = 0,238 или 23,8%
Массовую долю KI мы уже находили на втором шаге: ω(KI) = 49,8/300 = 0,166 или 16,6 %
Так как во все колбы разливается один и тот же исходный раствор, исходные концентрации солей KBr и KI в них одинаковые.
