Решение задач на селективное разделение смесей | Определение массовой доли каждого из гидроксидов в исходном растворе

Задача 2. 
В некотором сосуде находится раствор, содержащий одновременно два гидроксида: КОН и Ва(ОН)2. На полную нейтрализацию 30 г этого раствора расходовалось 12 мл 20% -ного раствора НС1 (р = 1,1 г/мл). При добавлении к 30 г такого же исходного раствора щелочей избытка раствора сульфата натрия выпало 2,3 г осадка. Определите массовую долю каждого из гидроксидов в исходном растворе.
Дано:
масса исходного раствора щелочей: mр-ра щелочей = 30 г;
объем раствора соляной кислоты: Vр-ра НС1 = 12 мл;
массовая доля НС1 в соляной кислоте: массовая доля (НС1) = 20%;
плотность раствора соляной кислоты: рр-ра HCl = 1,1 г/мл;
масса осадка: mосадка = 2,3 г.
Найти:
массовую долю КОН в исходном растворе щелочей: массовая доля(КОН) = ?
массовую долю Ва(ОН)2 в исходном растворе щелочей: массовая доля (Ва(ОН)2) = ?
Решение:
Данная задача является комплексной и кроме рассматриваемого типа задач включает в себя тему «растворы». 
Сначала проанализируем химические превращения, описанные в задаче.

1. Добавление соляной кислоты к исходному раствору щелочей приводит к одновременному протеканию двух реакций нейтрализации:

КОН + НС1 = КС1 + Н2О (№ 1)
Ва(ОН)2 + 2НС1 = ВаС12 + 2Н2О (№ 2)

2. Сульфат натрия является селективным реактивом на ионы Ва2+, находящиеся в растворе. При добавлении Nа24 к исходному раствору щелочей идет реакция только с гидроксидом бария. В результате выпадает осадок сульфата бария.

Ва(ОН)2 + Nа24 = ВаSО4↓+ 2 NаОН (№ 3)

Таким образом, по массе осадка, которая указана в условии, возможно определить массу Ва(ОН)2 в 30 г исходного раствора двух гидроксидов. Далее по данным о нейтрализации соляной кислоты и используя полученную ранее информацию о содержании Ва(ОН)2 возможно найти массу (КОН). После чего определим массовую долю каждого из гидроксидов в исходном растворе.

Алгоритм решения можно представить следующим образом:

селективное разделение смесей

1. По реакции № 3 определим массу гидроксида бария в 30 г исходного раствора.

селективное разделение смесей

Составим пропорцию:
х г Ва(ОН)2 дают 2,3 г ВаSО4 (по данным условия)
171,3 г Ва(ОН)2 дают 233,3 г ВаSО4 (по уравнению)

 селективное разделение смесей (содержалось в 30 г исходного раствора щелочей).

2. По реакции №2 Определим массу НС1, которая расходовалась на нейтрализацию Ва(ОН)2 в первой 30-граммовой порции исходного раствора щелочей.

селективное разделение смесей

Составим пропорцию:
1,69г Ва(ОН)2 взаимодействуют с х г НС1 (по условию)
171,3 г Ва(ОН)2 взаимодействует с 73 г НС1 (по уравнению)

 селективное разделение смесей (расходовалось НС1 на нейтрализацию Ва(ОН)2.

3. По данным об объеме и плотности определим массу раствора соляной кислоты. Далее, используя массовую долю НС1 в растворе, найдем массу хлороводорода.

селективное разделение смесей

4. Определим массу НС1, израсходованной на нейтрализацию КОН в уравнении №1.

m(НСl)расх. в р-ии № 1 = m(НС1)общая – m(НС1)расх. в р-ии № 2 = 2,64 – 0,72 = 1,92 г.

5. П о уравнению реакции № 1 определим массу КОН в 30 г исходного раствора.

селективное разделение смесей

Составим пропорцию:
х г КОН взаимодействует с 1 ,92 г НС1 (по условию)
56 г КОН взаимодействуете 36,5 г НС1 (по уравнению)

 селективное разделение смесей   (содержалось в 30 г исходного раствора щелочей).

6. Определим массовые доли каждого из гидроксидов в исходном растворе.

селективное разделение смесей

Ответ: массовая доля (КОН) = 9,8%; массовая доля (Ва(ОН)2) = 8,8%.