Задачи на расчет концентрации растворов

 

Определение процентного состава смеси металлов

 

Задача 11.
Смесь металлов меди и золота массой 200 грамм обработали концентрированной кислотой. Полученной газ соединили с оксидом натрия. Образовалось соль массой 378 грамм. Определите процентный состав смеси.
Решение:
Ar(Cu) = 64 г/моль;
М(Na2SO3) = 126 г/моль;
M(SO2) = 64 г/моль.

Так как по условию задачи при взаимодействии газа, полученного при обработке смеси металлов меди и золота концентрированной кислотой, с оксидом натрия образовалась только одна соль, а не две - то, значит, можно предположить, что в реакции использовалась концентрированная серная кислота, а не азотная.
Уравнение реакции меди с концентрированной серной кислотой имеет вид:

Cu + 2H2SO4 = CuSO4 + SO2↑ + 2H2O.

Уравнение оксида натрия (N2O) с оксидом серы (SO2) имеет вид:

Na2O + SO2 → Na2SO3.

Из уравнения вытекает, что на 1 моль SO2 образуется 1 моль Na2SO3, т.е. n(SO2) = n(Na2SO3).

Тогда

n(SO2) = n(Na2SO3) = m(Na2SO3)/M(Na2SO3) = 378/126 = 3 моль.
         
Из уравнения Cu + 2H2SO4 = CuSO4 + SO2↑ + 2H2O вытекает, что при реакции на 1 моль Cu выделяется 1 моль SO2, т.е. n(Cu) = n(SO2).

Отсюда

n(Cu) = n(SO2) = 3 моль.

Находим массу меди в образце, получим:

m(Cu) = n(Cu) . Ar(Cu) = 3 моль . 64 г/моль = 192 г.

Находим процентный состав меди в смеси, получим:

w%(Сu) = [m(Cu) . 100%]/m(смеси) = (192г . 100%)/200г = 96%.

Находим процентный состав золота в смеси, получим:

w%(Au) = 100% – w%(Сu) = 100% – 96% = 4%.

Ответ: w%(Сu) = 96%; w%(Au) = 4%.
 



Получение раствора заданной концентрации

Задача 12.
В каком объеме воды необходимо растворить аммиак, добытый из 100г аммоний хлорида с выходом 60%, чтобы концентрация добытого раствора стала равной 0,5 моль/л.
Решение:
M(NH4Cl) = 53,491 г/моль;
M(NH3) = 17,031 г/моль.
Уравнение реакции получения аммикака имеет вид:

2NH4Cl + Ca(OH)2 → CaCl2 + 2NH3↑ + 2H2O

Из уравнения реакции вытекает, что из 1 моль аммония хлорида получается 1 моль аммиака, т.е. n(NH3) = n(NH4Cl).

Рассчитаем количество аммиака, получим:

n(NH3) = n(NH4Cl) = m(NH4Cl)/M(NH4Cl) = 100г/53,491 г/моль = 1,87 моль.

Рассчитаем массу аммиака с учетом процентного содержания, получим:

m(NH3) = n(NH3) . M(NH3) . 60%/100% = 1,87 моль . 17,031 г/моль . 60%/100% = 19,1г.

Рассчитаем объем воды, необходимый для расстворения аммиака при получении заданного раствора его, получим:

V(H2O) = [m(NH3) . 1000мл]/[n(NH3) . M(NH3)] = (19,1г . 1000мл)/(0,5моль . 17,031г/моль) = 2244мл Н2О.

Ответ: V(H2O) = 2244 мл.