Задача 8.1. Сколько граммов хлорида аммония образуется при взаимодействии 5,6 л аммиака (н.у.) и 7,3 г хлороводорода?
Решение. Определяем количества вещества реагентов:
v(NH3) = V / VM = 5,6 л / (22,4 л/моль) = 0,25 моль
v(HCl) = m / M = 7,3 г / (36,5 г/моль) = 0,20 моль
Напишем уравнение реакции
NH3 + НСl = NH4Cl
Из уравнения видно, что для реакции с 0,25 моль аммиака надо 0,25 моль хлороводорода, а имеется лишь 0,20 моль хлороводорода, то есть хлороводород в недостатке, а аммиак в избытке. Количество соли находим по хлороводороду, который полностью вступает в реакцию.
V(NH4Cl) = v(HCl) = 0,20 моль
Находим массу соли:
m = v • M = 0,20 моль • 53,5 г/моль = 10,7 г.
Задача 8.2. К 60 мл раствора гидроксида калия с массовой долей 0,15 и плотностью 1,14 г/мл прибавили 50 мл раствора соляной кислоты с массовой долей 0,135 и плотностью 1,065 г/мл. Определите массу образовавшейся соли.
Решение. Определяем массу реагентов. Из
w = mв-ва / (V • ρ)
имеем
mв-ва = w • V • ρ.
m(КОН) = w • V • ρ = 0,15 • 60 мл • 1,14 г/мл = 10,26 г,
m(HCl) = w • V • ρ = 0,135 • 50 мл • 1,065 г/мл = 7,189 г.
Определяем количества вещества реагентов:
v(KOH) = m / M = 10,26 г / 56 г/моль = 0,183 моль,
v(HCl) = m / M = 7,189 г / 36,5 г/моль = 0,197 моль.
Напишем уравнение реакции нейтрализации
КОН + НСl = КСl + H2O
Из уравнения видно, что для реакции с 0,183 моль гидроксида калия необходимо 0,183 моль хлороводорода. По условию задачи имеется 0,197 моль хлороводорода. То есть хлороводорода имеется больше, чем нужно но уравнению реакции. Отсюда хлороводород в избытке, а гидроксид калия в недостатке. Количество хлорида калия определяем по веществу, находящемуся в недостатке и реагирующему полностью.
Из уравнения видно, что
v(KCl) = v(KOH) = 0,183 моль.
Находим массу соли:
m = v • M = 0,183 моль • 74,5 г/моль = 13,6 г.
В некоторых случаях в ходе реакции между двумя веществами могут образовываться разные продукты в зависимости от соотношения количества вещества реагентов. Так, в ходе реакции гидроксида натрия с фосфорной кислотой возможны реакции:
NaOH + Н3РO4 = NaH2PO4 + Н2O
2NaOH + Н3РO4 = Na2HРO4 + 2Н2O
3NaOH + Н3РO4 = Na3РO4 + 3Н2O
Видно, что характер образующейся соли зависит от соотношения между количествами реагирующих веществ.
Если
v(NaOH) : v(Н3РO4) = 1 : 1,
то образуется
NaH2PO4.
Если
v(NaOH) : v(Н3РO4) = 2 : 1,
то образуется
Na2HРO4.
Если
v(NaOH) : v(Н3РO4) = 3 : 1,
то образуется
Na3РO4.
В промежуточных случаях образуются две соответствующие соли.
Если
1 < v(NaOH) / v(Н3РO4) < 2,
то образуются
NaH2РO4 и Na2HРO4,
если
2 < v(NaOH) / v(Н3РO4) < 3,
то образуются Na2HРO4 и Na3РO4.
В последнем случае гидроксид натрия будет в избытке при образовании Na2HРO4 и в недостатке при образовании Na3РO4.
Задача 8.3. Определите массу соли, образующейся при пропускании 5,6 л (н.у.) оксида серы (IV) в 228 мл раствора гидроксида натрия с массовой долей 0,042 и плотностью 1,045 г/мл.
Решение. Определим количества реагирующих веществ.
v(SO2) = V / VM = 5,6 л / (22,4 л/моль) = 0,25 моль.
m(NaOH) = V • ρ • w = 229 мл • 1,045 г/мл • 0,042 = 10 г. v(NaOH) = m/M = 10 г / (40 г/моль) = 0,25 моль.
В ходе реакции возможно образование двух солей (кислой и средней) в зависимости от соотношения количеств реагирующих веществ.
NaOH + SO2 = NaHSO3 2NaOH + SO2 = Na2SO3 + H2O
В данной задаче имеем
v(NaOH) : v(SO2) = 0,25 : 0,25 = 1 : 1,
значит, образуется гидросульфит натрия NaHSO3. При этом
v(NaHSO3) = v(NaOH) = v(SO2) = 0,25 моль.
Откуда, имея
M(NaHSO3) = 104 г/моль,
получаем
m(NaHSO3) = v • M = 0,25 моль • 104 г/моль = 26 г.
Задача 8.4. В 49,0 г 4 %-ного раствора фосфорной кислоты растворили 1,8 г NaOH. Вычислите массовые доли образовавшихся веществ в растворе.
Решение. Определим количества реагирующих веществ.
v(H3PO4) = mр-ра • w / М = 49 г • 0,04 / (98 г/моль) = 0,02 моль
v(NaOH) = m / M = 1,8 г / (40 г/моль) = 0,045 моль
При подобном соотношении (0,045 : 0,02 = 2,25 : 1) между количествами NaOH и H3PO4 они реагируют полностью, и образуются две соли — гидрофосфат натрия и ортофосфат натрия.
2NaOH + H3PO4 = Na2HPO4 + 2Н2O (1)
3NaOH + H3PO4 = Na3PO4 + 3Н2O (2)
Пусть v1(H3PO4) = х моль и v2(H3PO4) = у моль.
Тогда из уравнений реакций следует, что
v1(NaOH) = 2х моль,
a
v2(NaOH) = 3у моль.
Имеем:
v1(H3PO4) + v2(H3PO4) = х + у = 0,02 моль,
v1(NaOH) + v2(NaOH) = 2х + 3у = 0,045 моль.
Решаем систему уравнений:
х + у = 0,02
2х + Зу = 0,045
Умножаем первое уравнение на 2 и вычитаем произведение из второго уравнения:
у = v2(H3PO4) = 0,005 моль,
х = v,
(H3PO4) = 0,015 моль.
Из уравнения реакции (1) следует, что
v(Na2HPO4) = v1(H3PO4) = 0,015 моль.
Из уравнения реакции (2) следует, что
v(Na3PO4) = v2(H3PO4) = 0,005 моль.
Находим
m(Na2PO4) = v • M = 0,015 моль • 142 г/моль = 2,13 г
m(Na3PO4) = v • M = 0,005 моль • 164 г/моль = 0,82 г,
mр-ра = 49,0 г + 1,8 г = 50,8 г,
w(Na2PO4) = m(Na2HPO4) / mр-ра = 2,13/50,8 = 0,042,
w(Na3PO4) = m(Na3PO4) / mр-ра = 0,82/50,8 = 0,016.
[]