34.07 Растворимость и кристаллогидраты

Уравнения реакций:

1) 3Na₂SO₃ + Al₂(SO₄)₃ + 3H₂O → 3SO₂ + 2Al(OH)₃ + 3Na₂SO₄

2) Na₂SO₃ + H₂SO₄ = Na₂SO₄ + SO₂ + H₂O

Пусть в 250,4 г раствора растворено х г соли. Раствор это смесь воды и растворенного в ней вещества. Тогда масса в этом растворе будет составлять (250,4 - х) г.

Составим пропорцию:
25,2 г Na₂SO₃ может растворится в 100 г воды, тогда
x г Na₂SO₃ может растворится в (250,4 - х) г воды, следовательно
x = 25,2 * (250,4 - х) / 100 = 50,4 г (m _общ. Na₂SO₃)
n_общ. Na₂SO₃ = m _общ. Na₂SO₃ / M Na₂SO₃ = 50,4 г / 126 г/моль = 0,4 моль

По условию задачи, объем выделившегося газа во второй колбе меньше в 3 раза, чем объем газа из первой колбы, следовательно: n₁ SO₂ = 3 * n₂ SO₂ т.к. V₁ SO₂ / V_m = 3 * V₂ SO₂ / V_m

Пусть n₂ SO₂ = y моль, тогда n₁ SO₂ = 3у моль

Из 1 уравнения следует: n₁ Na₂SO₃ = n₁ SO₂ = 3y моль

Из 2 уравнения следует: n₂ Na₂SO₃ = n₂ SO₂ = y моль

Зная общее количество сульфата натрия, можно вывести уравнение:

3y + y = 0,4

4y = 0,4

y = 0,1 моль = n₂ Na₂SO₃

Из 2 уравнения следует: n Na₂SO₄ = n₂ Na₂SO₃ = 0,1 моль
m Na₂SO₄ = n Na₂SO₄ * M Na₂SO₄ = 0,1 моль * 142 г/моль = 14,2 г.

n₂ SO₂ = y моль = 0,1 моль; m₂ SO₂ = n₂ SO₂ * M SO₂ = 0,1 моль * 64 г/моль = 6,4 г
Найдем массу изначального раствора сульфита натрия во 2 колбе через соотношение количеств этой соли в двух колбах (пропорция): 0,1/0,4 * 250,4 = 62,6 г = m _{р-ра 2}
Найдем массу конечного раствора: m _{кон. р-ра} = m _{р-ра 2} + m _р-ра H₂SO₄ - m SO₂ = 62,6 + 200 - 6,4 = 256,2 г
Найдем массовую долю сульфата натрия (единственной соли после реакции, т.к. сульфит прореагировал весь, т.к. серная китслота в избытке) в этом конечном растворе: w Na₂SO₄ = (m Na₂SO₄ * 100%) / m _{кон. р-ра} = (14,2 * 100%) / 256,2 = 5,54%

Ответ: w Na₂SO₄ = 5,54%

Уравнения реакций:

1) (NH₄)₂SO₃ + 2HNO₃ → (NH₄)₂SO₄ + 2NO₂ + H₂O

2) (NH₄)₂SO₃ + 2HCl → 2NH₄Cl + SO₂ + H₂O

120 мл воды = 120 г воды;
Пусть в 120 г воды растворили x г (NH₄)₂SO₃, тогда:

Составим пропорцию:
58 г (NH₄)₂SO₃ может растворится в 100 г воды, тогда
x г Na₂SO₃ может растворится в 120 г воды, следовательно
x = (120 * 58) / 100 = 69,6 г (m _общ. (NH₄)₂SO₃)
Найдем массу раствора (NH₄)₂SO₃, который получили при добавлении 69,6 г этой соли к 120 г воды: m_{общ. р-ра} (NH₄)₂SO₃ = 120 + 69,6 = 189,6 г
n_общ. (NH₄)₂SO₃ = m _общ. (NH₄)₂SO₃ / M (NH₄)₂SO₃ = 69,6 г / 116 г/моль = 0,6 моль

По условию задачи, объем выделившегося газа во второй колбе меньше в 4 раза, чем объем газа из первой колбы, следовательно: n₁ NO₂ = 4 * n₂ SO₂ т.к. V₁ NO₂ / V_m = 4 * V₂ SO₂ / V_m

Пусть n₂ SO₂ = y моль, тогда n₁ NO₂ = 4у моль

Из 1 уравнения следует: n₁ (NH₄)₂SO₃ = 0,5 * n₁ NO₂ = 2y моль

Из 2 уравнения следует: n₂ (NH₄)₂SO₃ = n₂ SO₂ = y моль

Зная общее количество сульфита аммония, можно вывести уравнение:

2y + y = 0,6

3y = 0,6

y = 0,2 моль = n₂ (NH₄)₂SO₃

Из 2 уравнения следует: n NH₄Cl = 2 * n₂ (NH₄)₂SO₃ = 0,2 * 2 = 0,4 моль
m NH₄Cl = n NH₄Cl * M NH₄Cl = 0,4 моль * 53,5 г/моль = 21,4 г.

n₂ SO₂ = y моль = 0,2 моль; m SO₂ = n₂ SO₂ * M SO₂ = 0,2 моль * 64 г/моль = 12,8 г
Найдем массу изначального раствора сульфита аммония во 2 колбе через соотношение количеств этой соли в двух колбах (пропорция): 0,2/0,6 * 189,6 = 63,2 г = m _{р-ра 2}
Найдем массу конечного раствора: m _{кон. р-ра} = m _{р-ра 2} + m _р-ра HCl - m SO₂ = 63,2 + 120 - 12,8 = 170,4 г
Найдем массовую долю хлорида аммония (единственной соли после реакции, т.к. сульфит прореагировал весь, т.к. соляная китслота в избытке) в этом конечном растворе: w NH₄Cl = (m NH₄Cl * 100%) / m _{кон. р-ра} = (21,4 * 100%) / 170,4 = 12,56%

Ответ: w NH₄Cl = 12,56%

BaCO₃ + 2HBr → BaBr₂ + CO₂ + H₂O

Найдем количество вещества бромоводородной кислоты :
m(_р-ра HBr )= ρ(_р-ра HBr)* V(_р-ра HBr)=1,12*150 = 168 г
m(HBr)=m(р-ра HBr) *w(HBr)=168* 0,2 = 33,6 г
n(HBr)=m(HBr)/M(HBr)= 33,6 / 81 = 0,415 моль

Найдем количество вещества карбоната бария:
n(BaCO₃)= m(BaCO₃)/ M(BaCO₃)= 1,97 / 197 = 0,01 моль

Так как  BaCO₃ в недостатке дальнейшие расчеты идут по недостатку, то есть по BaCO₃:

Найдем массу бромида бария:
n(BaBr₂)= n(BaCO₃)= 0,01 моль
m(BaBr₂₎= n(BaBr₂)* M(BaBr₂₎= 0,01 ⋅ 297 = 2,97 г

Найдем массу конечного раствора:
m(_{конечн. р-ра} )= m(BaCO₃)+ m(_р-ра HBr) – m(CO₂)
n(CO₂)= n(BaCO₃)= 0,01 моль
m(CO₂)=n(CO₂)* M(CO₂)= 0,01 ⋅ 44 = 0,44 г
m(_{конечн. р-ра})= 1,97 + 168 – 0,44 = 169,53 г

Массовая доля бромида бария:
w(BaBr₂)= m(BaBr₂)/ m(_{конечн. р-ра)}= 2,97 / 169,53 *100%= 1,752%

Ответ: w(BaBr₂ )= 1,752%

Уравнения реакций:
[1] 2H₂O = 2H₂↑ + O₂↑ (электролиз)
[2] CuSO₄ + Ba(NO₃)₂ = BaSO₄↓ + Cu(NO₃)₂

Количество вещества реагентов и масса продуктов реакций:
m(Ba(NO₃)₂) = 0,1 · 522 = 52,2 г
n(Ba(NO₃)₂) = 52,2 / 261 = 0,2 моль
n(H₂) = 94,08 / 22,4 = 4,2 моль
n(H₂O) = n(H₂) = 4,2 моль
m(H₂O) = 4,2 · 18 = 75,6 г
m_{раств. [2]} (Ba(NO₃)₂) = 522 - 75,6 = 446,4 г
n(CuSO₄ · 5H₂O) = 100 / 250 = 0,4 моль
n(CuSO₄) = 0,4 моль
m(CuSO₄) = 0,4 · 160 = 64 г
n(CuSO_{4 прореаг}) = 0,2 моль
n(CuSO_{4 осталось}) = 0,2 моль
m(CuSO_{4 осталось}) = 0,2 · 160 = 32 г
n(BaSO₄) = 0,2 моль
m(BaSO₄) = 0,2 · 233 = 46,6 г

Пусть m исходного раствора CuSO₄ = x г, тогда
w(CuSO_{4 исх}) = 64 / x
w(CuSO_{4 оставш}) = 32 / (x + 446,4 - 46,6) = 32 / (x + 399,8)
w(CuSO_4 исх) = 4w(CuSO_{4 оставш})
64 / x = 4 · 32 / (x + 399,8)
x = 399,8 г
m(H₂O _{в исх р-ре}) = 399,8 - 64 = 335,8 г
растворимость CuSO₄ = 64 · 100 / 335,8 = 19 г на 100 г воды

1) Zn₃P₂ + 6NaOH + 6H₂O → 3Na₂[Zn(OH)₄] + 2PH₃
2) 2NaOH + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + 2H₂O
3) Na₂[Zn(OH)₄] + 2H₂SO₄ → Na₂SO₄ + ZnSO₄ + 4H₂O 

Найдем число моль гидроксида натрия (NaOH) в насыщенном растворе. Для этого составим пропорцию:
Пусть m (NaOH) = x г, тогда
100 / 200 = x / 64
x = 32; m (NaOH) = 32 г
n (NaOH) = m (NaOH0 / M (NaOH) = 32 / 40 = 0,8 моль

Найдем число моль фосфида цинка (Zn₃P₂):
n (Zn₃P₂) = m (Zn₃P₂) / M (Zn₃P₂) = 25,7 / 257 = 0,1 моль

Найдем число моль образовавшегося тетрагидроксоцинката натрия (Na₂[Zn(OH)₄]):
n (Na₂[Zn(OH)₄]) = 3n(Zn₃P₂) = 3 ⋅ 0,1 = 0,3 моль 

Найдем число моль оставшегося гидроксида натрия (NaOH):
n_{прореаг.} (NaOH) = 6n (Zn₃P₂)= 6 ⋅ 0,1 = 0,6 моль
n_ост. (NaOH) = n (NaOH – n_{прореаг.} NaOH) = 0,8 – 0,6 = 0,2 моль

Найдем число моль серной кислоты в растворе (H₂SO₄):
m (H₂SO4) = m_р-ра (H₂SO4) ⋅ ω (H₂SO₄) = 137,2 ⋅ 0,5 = 68,6 г
n (H₂SO₄) = m (H₂SO₄) / M (H₂SO₄) = 68,6 / 98 = 0,7 моль 

Серная кислота в первую очередь будет вступать в реакцию с гидроксидом натрия. Определим, кто из реагентов во второй реакции находится в недостатке:
поделим моли оставшегося гидроксида натрия и серной кислоты на свои коэффициенты
NaOH : H₂SO₄
(0,2 / 2) : (0,7 / 1)
(0,2 / 2) < (0,7 / 1)
NaOH < H₂SO₄ 

Приходим к выводу, что H₂SO₄ находится в избытке, а NaOH в недостатке. Далее расчеты идут по недостатку, то есть по NaOH.

Найдем число моль оставшейся серной кислоты (H₂SO₄):
n_{прореаг.} (H₂SO₄) = n_ост. (NaOH) / 2 = 0,2 / 2 = 0,1 моль
n_ост. (H₂SO₄) = n (H₂SO₄ – n_{прореаг.} H₂SO₄) = 0,7 – 0,1 = 0,6 моль

Определим, кто из реагентов в третьей реакции находится в недостатке:
поделим моли тетрагидроксоцинката натрия и оставшейся серной кислоты на свои коэффициенты
Na₂[Zn(OH)₄] : H₂SO₄
(0,3 / 1) : (0,6 / 2)
(0,3 / 1) = (0,6 / 2)
Na₂[Zn(OH)₄] = H₂SO₄ 

Приходим к выводу, что оба реагента прореагировали полностью. 

Найдем массу сульфата натрия, образовавшегося во второй и в третьей реакциях:
n₁ (Na₂SO₄) = n_ост. (NaOH) / 2 = 0,2 / 2 = 0,1 моль
n₂ (Na₂SO₄) = n (Na₂[Zn(OH)₄]) = 0,3 моль
n (Na₂SO₄) = n₁ (Na₂SO₄ + n₂ Na₂SO₄) = 0,1 + 0,3 = 0,4 моль
m (Na₂SO₄) = n (Na₂SO₄) ⋅ M (Na₂SO₄) = 0,4 ⋅ 142 = 56,8 г

Найдем массу образовавшегося сульфата цинка:
n (ZnSO₄) = n (Na₂[Zn(OH)₄] )= 0,3 моль
m (ZnSO₄) = n (ZnSO₄) ⋅ M (ZnSO₄) = 0,3 ⋅ 161 = 48,3 г

Найдем массу конечного раствора:
m_{конечн. р-ра} = m (Zn₃P₂) + m_р-ра (NaOH) + m_р-ра (H₂SO₄) – m (PH₃)
n (PH₃) = 2n (Zn₃P₂) = 2 ⋅ 0,1 = 0,2 моль
m( PH₃) = n (PH₃) ⋅ M (PH₃) = 0,2 ⋅ 2 = 6,8 г
m_{конечн. р-ра} = 25,7 + 64 + 137,2 – 6,8 = 220,1 г

Найдем массу воды в конечном растворе:
m (H₂O) = m_{конечн. р-ра} – m (ZnSO₄) – m (Na₂SO₄) = 220,1 – 48,3 – 56,8 = 115 г

Найдем массу сульфата цинка, который растворится в 115 г воды. Для этого составим пропорцию:
Пусть m_{раствор.} ZnSO₄ = y г, тогда
57,7 / 100 = y / 115
y = 66,355; m_{раствор.} ZnSO₄ = 66,355 г 

Приходим к выводу, что сульфат цинка полностью растворился.

Найдем массу сульфата натрия, который растворится в 115 г воды. Для этого составим пропорцию:
Пусть m_{раствор.} (Na₂SO₄) = z г, тогда
28 / 100 = z / 115
z = 32,2; m_{раствор.} (Na₂SO₄) = 32,2 г

Приходим к выводу, что часть сульфата натрия выпадает в осадок:
m_осадка (Na₂SO₄) = m (Na₂SO₄) – m_{раствор.} (Na₂SO₄) = 56,8 – 32,2 = 24,6 г

Тогда m_{образов. р-ра} = m_{конечн. р-ра} – m_осадка (Na₂SO₄) = 220,1 – 24,6 = 195,5 г

 

Найдем массовую долю сульфата цинка в конечном растворе:
ω (ZnSO₄ )= m (ZnSO4) / m_{образов. р-ра} = 48,3 / 195,5 = 0,247 → 24,7%

Ответ: ω (ZnSO₄) = 24,7%

 

1) KH + H₂O → KOH + H₂
2) P₂O₅ + 2KOH + H₂O → 2KH₂PO₄
3) KH₂PO₄ + KOH → K₂HPO₄ + H₂O

 

n (KH) = m / M =  56 / 40 = 1,4 моль

По 1 уравнению: n₁(KOH) = n(KH) = n₁(Н₂О) = n (H₂) = 1,4 моль

n(P₂O₅) = m / M = 71 / 142 = 0,5 моль

Исходя из соотношения количеств оксида фосфора и гидроксида калия, можно сделать вывод, что образуется дигидрофосфат калия.

По 2 уравнению: n₂ (KOH) = n(KH₂PO₄) = n(P₂O₅) * 2 = 0,5 * 2 = 1 моль, n₂ (H₂O) = n(P₂O₅) = 0,5 моль

n_ост.(KOH) = 1,4 - 1 = 0,4 моль

По 3 уравнению: n_{прореаг.} (KH₂PO₄) = n_ост. (KOH) = n₃ (H₂O) = n(K₂HPO₄) = 0,4 моль

n_ост. (KH₂PO₄) = 1 - 0,4 = 0,6 моль

m_добав.(H₂O) = V * ρ = 200 * 1 = 200 г

m₁ (H₂O) = n * M = 1,4 * 18 = 25,2 г

m₂ (H₂O) = n * M = 0,5 * 18 = 9 г

m₃ (H₂O) = n * M = 0,4 * 18 = 7,2 г

m_общ.(H₂O) = m(H₂O) - m₁(Н₂О) − m₂(Н₂О) + m₃(Н₂О) = 200 - 25,2 - 9 + 7,2 = 173 г

m_ост.(KH₂PO₄) = n * M = 0,6 * 136 = 81,6 г

m(K₂HPO₄) = n * M = 0,4 * 174 = 69,6 г

Составим пропорцию, основываясь на данную в условии растворимость дигидрофосфата калия:
Пусть максимальная m (KH₂PO₄) в растворе после 3 реакций будет х г, тогда:
25 г (KH₂PO₄) - 100 г воды
х г (KH₂PO₄) - 173 г воды
x = (25 * 173) / 100 = 43,25 г (KH₂PO₄) может находится максимально в растворе, следовательно

m_осадка (KH₂PO₄) = 81,6 − 43,25 = 38,35 г

Составим пропорцию, основываясь на данную в условии растворимость гидрофосфата калия:
Пусть максимальная m (K₂HPO₄) в растворе после 3 реакций будет у г, тогда:
168 г (K₂HPO₄) - 100 г воды
y г (K₂HPO₄) - 173 г воды
y = (168 * 173) / 100 = 290,64 г, следовательно, весь гидрофосфат калия остался в растворе, т.к. его масса не превышают максимальную

m (H₂) = n * M = 1,4 * 2 = 2,8 г

m_{кон. р–ра} = m(KH) + m_добав.(H₂O) + m(P₂O₅) - m(H₂) - m_осадка (KH₂PO₄) = 56 + 200 + 71 − 2,8 − 38,35 = 285,85 г

ω(K₂HPO₄) = (m(K₂HPO₄) / m_{кон. р–ра}) * 100% = (69,6 / 285,85) * 100% = 24,35%

1) Запишем уравнения реакций, происходящих с первой и второй порциями раствора карбоната натрия:
первая порция: 2AlCl₃ + 3Na₂CO₃ + 3H₂O = 3CO₂↑ + 6NaCl + 2Al(OH)₃↓
вторая порция: 2HNO₃ + Na₂CO₃ = 2NaNO₃ + H₂O + CO₂↑

2) Найдём исходное количество вещества карбоната натрия:
m_исх(Na₂CO₃) = m_p-pa · w(Na₂CO₃) = 147 · 22 / (22 + 100) = 26,5 г
n_исх(Na₂CO₃) = 26,5 / 106 = 0,25 моль

3) Рассчитаем количество вещества карбоната натрия в первой и второй порциях. По условию, количества веществ карбоната натрия в двух порциях относятся друг к другу, как объёмы выделившегося газа:
V₂(CO₂) / V₁(CO₂) = n₂(CO₂) / n₁(CO₂) = 2
Если в первой порции было задействовано x моль Na₂CO₃, то во второй – 2x моль Na₂CO₃, а всего, по условию, 0,25 моль:
x + 2x = 0,25
x = 0,083 моль
Во второй порции:
n₂(Na₂CO₃) = 2 · 0,083 = 0,166 моль
Масса второй порции раствора карбоната натрия равна:
m_{2 р-ра}(Na₂CO₃) = 147 · 2 / (1 + 2) = 98 г
Количество вещества и масса выделившегося углекислого газа равны:
n₂(CO₂​​​​​​​) = 0,166 моль
m₂(CO₂​​​​​​​) = 44 · 0,166 = 7,3 г

4) Рассчитаем массу нитрата натрия в полученном растворе, массу полученного раствора и массовую долю соли в нём:
n(NaNO₃) = 2n₂(Na₂CO₃) = 0,332 моль
m(NaNO₃) = 0,332 · 85 г = 28,22 г
m₂(конечного p-pa) = 50 + 98 - 7,3 = 140,7 г
w(NaNO₃) = 28,22 / 140,7 = 0,200, или 20%

1) Запишем уравнения реакций, происходящих с первой и второй порциями раствора сульфида натрия:
первая порция: 2HCl + Na₂S = 2NaCl + H₂S↑
вторая порция: CuCl₂ + Na₂S = 2NaCl + CuS↓

2) Найдём исходное количество вещества сульфида натрия:
m_исх.(Na₂S) = 21 · 150 / 100 = 31,5 г
n_исх.(Na₂S) = 31,5 / 78 = 0,4 моль
Масса приготовленного раствора сульфида натрия составит:
m_{исх. р-ра}(Na₂S) = 150 + 31,5 = 181,5 г

3) Рассчитаем количество вещества сульфида натрия в первой и второй порциях. По уравнению реакции в первой порции:
n₁(Na₂S) = n(H₂S) = 2,24 / 22,4 = 0,1 моль
Тогда во второй порции:
n₂(Na₂S) = 0,4 - 0,1 = 0,3 моль
Масса второй порции раствора сульфида натрия пропорциональна содержанию сульфида натрия в ней и составит:
m_{2 р-ра}(Na₂S) = 181,5 · 0,3 / 0,4 = 136,1 г

4) Всего хлорида меди было:
n_всего(CuCl₂) = (314 · 0,15) / 135 = 0,35 моль (в избытке)
По уравнению реакции во втором случае образуется хлорид натрия количеством:
n₂(NaCl) = 2n₂(Na₂S) = 0,6 моль
m(NaCl) = 0,6 · 58,5 = 35,1 г
Масса выпавшего осадка сульфида меди составит:
n(CuS) = n₂(Na₂S) = 0,3 моль
m(CuS) = 0,3 · 96 = 28,8 г
Найдём массу конечного раствора и массовую долю хлорида натрия в нём:
m(конечного р-ра) = 314 + 136,1 - 28,8 = 421,3 г
w(NaCl) = 35,1 / 421,3 = 0,083, или 8,3 %