Расчёт массовых долей и реакций
Я рассчитываю массовую долю KMnO4: масса растворённого вещества составляет 2 г, а масса воды — 378 г, поэтому общая масса раствора равна 380 г. В результате расчёта ω получается 0,53 %, что должно быть примерно 0,526 %. Хорошо, это у меня есть. Для реакций я рассматриваю взаимодействие карбоната натрия с хлоридом бария и гидроксида кальция с азотной кислотой. Я понимаю, что для обеих реакций нужно записать полные и сокращённые ионные уравнения. Продолжим!
Расчёт необходимого количества азотной кислоты
Мне нужно определить правильную массу раствора азотной кислоты для нейтрализации 17,1 г Ba(OH)2, используя 5%-ный раствор кислоты. Я рассчитал необходимую массу кислоты как 10 г, что соответствует 0,15873 моль HNO3. Молярная масса Ba(OH)2 равна 171 г/моль, поэтому в 17,1 г содержится 0,1 моль. По уравнению реакции требуется 0,2 моль HNO3, что соответствует 12,6 г, поэтому 10 г недостаточно. Таким образом, мне потребуется 252 г раствора, что слишком много. Следует начать с краткого ответа, а затем привести подробные этапы.
Попробуй решить аналогичную задачу...
Краткие ответы
- Верные утверждения: в), г).
- \[ \mathrm{Ba(OH)_2 \rightarrow Ba^{2+}+2OH^-} \] \[ \mathrm{K_3PO_4 \rightarrow 3K^+ + PO_4^{3-}} \] Электролиты — вещества, растворы или расплавы которых проводят электрический ток благодаря наличию ионов.
- \(\omega(\mathrm{KMnO_4})\approx 0{,}53\%\).
- а) \(\mathrm{Ba^{2+}+CO_3^{2-}\rightarrow BaCO_3\downarrow}\)
б) \(\mathrm{H^+ + OH^-\rightarrow H_2O}\) - Нет, недостаточно: требуется \(12{,}6\) г \(\mathrm{HNO_3}\), а имеется \(10\) г.
1. Верные утверждения
- а) неверно: алюминий находится в IIIA-группе, или 13-й группе, а не в IIIB.
- б) неверно: фенолфталеин в щёлочи становится малиновым, а не синим.
- в) верно: в хлориде натрия \(\mathrm{NaCl}\) между ионами существует ионная связь.
- г) верно: порядковый номер фосфора равен \(15\), значит, в его ядре \(15\) протонов.
Ответ: в), г).
2. Электролитическая диссоциация
а) Гидроксид бария
\[ \mathrm{Ba(OH)_2 \rightarrow Ba^{2+}+2OH^-} \]
Один ион \(\mathrm{Ba(OH)_2}\) образует один катион бария и два гидроксид-иона.
б) Фосфат калия
\[ \mathrm{K_3PO_4 \rightarrow 3K^+ + PO_4^{3-}} \]
Три атома калия дают три иона \(\mathrm{K^+}\), а фосфатная группа сохраняется как ион \(\mathrm{PO_4^{3-}}\).
Электролиты — это вещества, растворы или расплавы которых проводят электрический ток вследствие распада на положительные и отрицательные ионы.
3. Массовая доля марганцовки
Масса раствора:
\[ m_{\text{р-ра}}=378+2=380\text{ г} \]
Массовая доля вещества:
\[ \omega=\frac{m_{\text{вещества}}}{m_{\text{раствора}}}\cdot100\% \]
\[ \omega(\mathrm{KMnO_4})= \frac{2}{380}\cdot100\%\approx0{,}526\%\approx0{,}53\% \]
Ответ: \(\boxed{0{,}53\%}\).
Проверка: масса растворённого вещества \(2\) г меньше массы раствора \(380\) г, поэтому процент должен быть значительно меньше \(1\%\), что соответствует результату.
4. Молекулярные, полные и сокращённые ионные уравнения
а) Карбонат натрия и хлорид бария
Молекулярное уравнение
\[ \mathrm{Na_2CO_3+BaCl_2\rightarrow BaCO_3\downarrow+2NaCl} \]
Образуется нерастворимый осадок \(\mathrm{BaCO_3}\).
Полное ионное уравнение
\[ \mathrm{2Na^+ + CO_3^{2-}+Ba^{2+}+2Cl^- \rightarrow BaCO_3\downarrow+2Na^+ +2Cl^-} \]
Сокращённое ионное уравнение
Ионы \(\mathrm{Na^+}\) и \(\mathrm{Cl^-}\) не изменяются, поэтому их сокращаем:
\[ \boxed{\mathrm{Ba^{2+}+CO_3^{2-}\rightarrow BaCO_3\downarrow}} \]
б) Гидроксид кальция и азотная кислота
Молекулярное уравнение
\[ \mathrm{Ca(OH)_2+2HNO_3\rightarrow Ca(NO_3)_2+2H_2O} \]
Полное ионное уравнение
\[ \mathrm{Ca^{2+}+2OH^-+2H^+ +2NO_3^- \rightarrow Ca^{2+}+2NO_3^-+2H_2O} \]
Сокращённое ионное уравнение
После сокращения ионов \(\mathrm{Ca^{2+}}\) и \(\mathrm{NO_3^-}\):
\[ \mathrm{2H^+ +2OH^-\rightarrow2H_2O} \]
После сокращения коэффициентов:
\[ \boxed{\mathrm{H^+ +OH^-\rightarrow H_2O}} \]
5. Достаточно ли раствора азотной кислоты?
Масса чистой азотной кислоты в растворе:
\[ m(\mathrm{HNO_3})= 200\cdot\frac{5}{100}=10\text{ г} \]
Уравнение реакции:
\[ \mathrm{Ba(OH)_2+2HNO_3\rightarrow Ba(NO_3)_2+2H_2O} \]
Молярные массы:
\[ M(\mathrm{Ba(OH)_2})=137+2(16+1)=171\text{ г/моль} \]
\[ M(\mathrm{HNO_3})=1+14+3\cdot16=63\text{ г/моль} \]
Количество вещества гидроксида бария:
\[ n(\mathrm{Ba(OH)_2})=\frac{17{,}1}{171}=0{,}1\text{ моль} \]
По уравнению реакции на \(1\) моль \(\mathrm{Ba(OH)_2}\) требуется \(2\) моль \(\mathrm{HNO_3}\):
\[ n(\mathrm{HNO_3})=0{,}1\cdot2=0{,}2\text{ моль} \]
Масса необходимой кислоты:
\[ m(\mathrm{HNO_3})=0{,}2\cdot63=12{,}6\text{ г} \]
В растворе содержится только \(10\) г кислоты:
\[ 10\text{ г}<12{,}6\text{ г} \]
Следовательно, раствора недостаточно. Для нейтрализации потребовалось бы:
\[ m_{\text{р-ра}}=\frac{12{,}6}{0{,}05}=252\text{ г} \]
Ответ: нет, 200 г раствора недостаточно; необходимо 252 г 5%-ного раствора.