Как найти соль в химии задача

К 25 граммам серной кислоты (H2SO4) прилили 25 грамм гидроксида калия (KOH), содержащего 2% примесей. Найдите массу образовавшейся соли.

Решение задачи

Запишем уравнение реакции нейтрализации раствора гидроксида калия (KOH) раствором серной кислоты (H₂SO₄):

Используя формулу нахождения массовой доли растворенного вещества:

выразим массу вещества:

Найдём массу вещества гидроксида калия (KOH):

m
(вещества KOH) = 25 ∙ 0,98 = 24,5
(г).

Если раствор 98-процентный
(известно, что примеси составляют 2% поэтому: 100% — 2% = 98%), то массовая
доля  гидроксида калия (KOH) в нем 0,98.

Учитывая, что молярные массы гидроксида калия (KOH) и серной кислоты (H₂SO₄) соответственно равны 56 г/моль и 98 г/моль (смотри таблицу Д.И. Менделеева), по уравнению реакции рассчитаем, сколько грамм серной кислоты (H₂SO₄) нужно для нейтрализации 1,192 г гидроксида калия (KOH):  

на
нейтрализацию 112 г KOH
нужно 98 г H₂SO₄

на
нейтрализацию 24,5 г KOH
нужно х г H₂SO₄

Откуда:

Это означает, что серная кислота (H₂SO₄) находится в избытке и
дальнейшие расчеты производим по недостатку, то есть по гидроксиду калия (KOH).

Учитывая, что молярная масса сульфата калия (К₂SO₄) равна 174 г/моль (смотри таблицу Д.И. Менделеева), по уравнению реакции найдём массу образовавшейся соли:

112
г KOH нужно для
образования 174 г соли

24,5
г KOH нужно для
образования а г соли

Откуда масса образовавшейся соли:

Масса образовавшейся соли равна 38,1 грамм.

Ответ:

масса образовавшейся соли равна
38,1 грамм.

Здравствуйте, уважаемые читатели!

В этой статье я предлагаю вашему вниманию 5 авторских задач по неорганике. Основной их особенностью является кажущееся “нагромождение” разного рода усложнений. Делала это специально, рассматривая данные задачи как тренажеры для отработки этих усложнений в комплексе.

Итак, задача № 1. В нее включила:

приготовление серной кислоты из олеума, кислотный гидролиз фосфида натрия, идентификацию продуктов реакции по среде полученного раствора, кристаллогидраты, растворимость, атомистику.

Приготовили раствор серной кислоты из 371,8 г 2,64%-ного раствора серной кислоты и некоторого количества олеума. К раствору добавили фосфид натрия. Среда раствора после окончания реакции – нейтральная. После охлаждения выпало в осадок 322 г декагидрата сульфата натрия и осталось 227,2 г насыщенного раствора сульфата натрия. Растворимость безводной соли в условиях эксперимента = 28 г /100 г воды. Найти массовую долю протонов серы в олеуме.

Решение задачи начинается с «конца задачи», так как фактической информации в начале задачи недостаточно для расчетов.

1.Найдем n израсх H2SO4:

n Na2SO4*10H2O=322/322=1 моль

m Na2SO4 в насыщ рре= 227,2*28 /128=49,7 г, n Na2SO4=49,7/142=0,35 моль

n сумм Na2SO4= n Na2SO4*10H2O + n Na2SO4 в насыщ рре=1,35 моль

n сумм Na2SO4= n израсх Н2SO4=1,35 моль

2.Найдем m приготовленного раствора Н2SO4:

А) 3H2SO4+2Na3P=3Na2SO4+2PH3↑(1)

Так как среда раствора после окончания реакции нейтральная, исходные вещества прореагировали полностью.

n1 H2SO4=1,35 моль, n1 Na3P = n1 PH3 =(2/3)*1,35 моль=0,9 моль

б) Составим выражение для материального баланса:

m Na2SO4*10H2O+m насыщ рра+m PH3=mприг.рра H2SO4+mNa3P,

откуда mприг.рра H2SO4=322+227,2+0,9*34-0,9*100=489,8 г

3.Найдем массовую долю протонов серы в олеуме.

А) найдем массу олеума:

mприг.рра H2SO4=mолеума+m исх рра H2SO4

откуда mолеума=489,8-371,8=118 г

б) найдем nS в олеуме:

nS в исх рре H2SO4= nисх H2SO4=371,8*0,0264/98=0,1 моль

nS в олеуме= n1 H2SO4- nS в исх рре H2SO4=1,35-0,1=1,25 моль

в) найдем mпротонов S в олеуме:

nпротонов S=16 nS=16*1,25=20 моль,

mпротонов S=20*1=20 г

г)W(протонов S)=20*100/118=16,95%

В задачу 2 включены:

приготовление серной кислоты из олеума, идентификация продуктов реакции по концентрации полученного раствора серной кислоты, нахождение формулы кристаллогидрата, растворимость, атомистика.

Задача 2

Приготовили раствор серной кислоты из 180,5 г 13,57% рра серной кислоты и 64,5 г олеума, содержащего 37,21% серы. К раствору добавили сульфид железа(2), содержащий всего 1,2 *10^24 атомов. В реакции выделялся только неприятно пахнущий газ. После окончания реакции из реакционной смеси выпало 262,38 г кристаллогидрата полученной соли. Найти формулу кристаллогидрата. Растворимость безводной соли = 29,5 г/100 г воды

Решение

1.Характеристики приготовленного раствора:

А)найдем количество кислоты, которую можно приготовить из олеума:

nсумм(S)=64,5*0,3721/32=0,75 моль

n(S)= n(H2SO4)из олеума=0,75 моль

б) Найдем общее количество кислоты в приготовленном растворе:

n общ (H2SO4)=180,5*0,1357/98+ n(H2SO4)из олеума=0,25+0,75=1 моль

в) mприг.рра=180,5+64,5=245 г, (W=98/245=0,4- относительно разбавленная кислота)

2.Найдем количество FeS:

n атомов в FeS=1,2 *10^24 атомов/6,02*10^23=2моль

1 моль сульфида содержит 2 моля атомов, тогда

n(FeS)=1 моль

3.Найдем состав полученной смеси после растворения сульфида:

А)FeS+H2SO4=H2S+FeSO4 (1) , n(FeS)=1 моль, n общ (H2SO4)= 1 моль, вещества прореагировали полностью.

Б) n1 FeSO4=1 моль, m FeSO4=152 г

m реакц.смеси= 245+1*88-1*34=299 г

4.Найдем состав выпавшего в осадок кристаллогидрата FeSO4*xH2O

Для этого составим баланс по соли, учитывая, что mисх FeSO4=152 г:

А m FeSO4*xH2O =262,38г, тогда m FeSO4 в кристаллогидрате=262,38*152/(152+18x);

Б)m ост. насыщенного Рра=299-262,38=36,62 г, m FeSO4 в оставшемся насыщенном растворе= 29,5*36,62/129,5=8,342 г

В) баланс по соли:

152=262,38*152/(152+18x)+ 8,342 г , откуда х=7

Ответ: FeSO4*7H2O

В задачу 3 включены:

термические превращения безводных солей и кристаллогидратов, атомистика. нахождение формулы кристаллогидрата, получение олеума

Задача 3

296,2 г смеси сульфата железа (3) и кристаллогидрата этой же соли, взятых в мольном соотношении 6:1 соответственно, массовая доля протонов водорода в которой составляет 0,608 %, осторожно нагрели до стабилизации массы. Выделившиеся пары сконденсировали. Оставшуюся безводную соль прокалили до постоянной массы при 500 град С. Полученный газ осторожно смешали с полученным на первой стадии конденсатом. Найти массу и состав полученного раствора.

Решение.

1.Найдем состав смеси солей:

А) Пусть n Fe2(SO4)3* аH2O=х моль, тогда n Fe2(SO4)3=6 х моль,

б)выразим состав кристаллогидрата Fe2(SO4)3*аH2O

n(H)=296,2*0,00608/1=1,8 моль=2ах или ах=0,9 (1).

В) m смеси=400*6х+х*(400+18а)=2400х+400х+18ах=2800х+18ах=296,2 (2)

Решая совместно уравнения 1 и 2, получим: а=0,9/х=0,9/0,1=9

х=0,1 моль= n Fe2(SO4)3* 9H2O ; n Fe2(SO4)3=6 х моль=0,6 моль.

2.Найдем количество воды(конденсата), выделившейся на первом этапе нагревания смеси – обезвоживание кристаллогидрата:

Fe2(SO4)3* 9H2O= Fe2(SO4)3+9H2O (3)

Выделилось Н2О: 0,1*9=0,9 моль

3.Найдем количество SO3, выделившегося на втором этапе – прокаливании безводной соли:

Fe2(SO4)3 = Fe2O3+3SO3 (500 градС)(4)

nисх Fe2(SO4)3=0,1+0,6=0,7 моль, n4(SO3)= 0,7*3=2,1 моль

4. Найдем массу и состав раствора, полученного при смешивании

конденсата (0,9 моль )и SO3 (2,1 моль): .

А) SO3+ Н2О=H2SO4 (5)

n5 (H2SO4)= n(Н2О)= 0,9 моль

б) nост (SO3)=2,1-0,9=1,2 моль

в)m(рра SO3 в H2SO4)=18*0,9+2,1*80=184,2 г

W(SO3)=100*1,2*80/184,2=52,1%

В задачу 4 включены:

приготовление фосфорной кислоты из фосфорного ангидрида, идентификация продуктов реакции по соотношению между реагентами, атомистика.

Задача 4.

Рассчитайте массовые доли веществ в растворе, образующемся при добавлении к 200 мл раствора фосфата калия с массовой долей соли 20% и плотностью 1,06 г/мл такого количества оксида фосфора (V), при растворении которого в 50 г 19,6% раствора фосфорной кислоты массовая доля протонов фосфора в растворе увеличивается в 3,51 раза

Решение задачи начинается с «конца задачи», так как фактической информации в начале задачи недостаточно для расчетов.

1. Найдем количество добавленного Р2О5:

А)Найдем W протонов Р в растворе после добавления Р2О5 к рру Н3РО4

n исх Н3РО4=50*0,196/98=0,1 моль, n исх протонов Р= 0,1*15=1,5 моль,

W исх протонов Р=1,5/50=0,03=3%, W кон протонов Р=3*3,51=10,53%

P2O5+3Н2О=2Н3РО4(1)

б)Пусть nдоб(P2O5)=x, nдобР=2x, m доб протонов Р=2х*15=30х, m пол. протонов=1,5+30х

mполуч рра(Н3РО4)= 50+142х,

Согласно условию W кон протонов Р= 10,53%:

(1,5+30х)/( 50+142х)=0,1053, откуда х= nдоб(P2O5)=0,25 моль

2. Характеристика процессов, протекающих при добавлении оксида фосфора к рру фосфата:

а)реакция Р2О5 с водой:

nдоб(P2O5)=0,25 моль

P2O5+3Н2О=2Н3РО4 (2), n2(Н3РО4)=0, 5 моль

б)Реакция кислоты со средней солью

n (К3РО4)=200*0,2*1,06/212=0,2моль, n (Н3РО4)=0, 5 моль (избыток)

К3РО4+2Н3РО4=3К Н2РО4(3)

n3(Н3РО4)=2 n (К3РО4)= 0,4 моль,

3. Характеристика конечного раствора:

nост(Н3РО4)=0,5-0,4=0,1 моль, nобр(К Н2РО4)= 3n (К3РО4)= 0,6 моль

mрра=200*1,06+0,25*142=247,5 г

W(К Н2РО4)=0,6*136*100/247,5=33%

W(Н3РО4)=0,1*98*100/247,5=3,96%

В задачу 5 включены:

получение фосфора из содержащего примеси фосфорита, растворимость газов и кислых солей, особенности реакции фосфорной кислоты с аммиаком, идентификация продуктов реакции по соотношению между реагентами.

Задача 5

Фосфор, полученный восстановлением 221,4 кг фосфорита, содержащего 30 % примесей, сожгли в избытке кислорода, и продукт сгорания растворили в 83,508л насыщенного раствора аммиака плотностью 0,88 г/мл ( Растворимость аммиака составляет 700 объемов в 1 объеме воды). Определите состав и массу осадка, выпавшего из раствора, если известно, что в условиях эксперимента растворимость гидрофосфата аммония =62 г/100 г воды, растворимость дигидрофосфата аммония = 368 г/100 г воды.

1. Найдем массу полученного фосфора

n(Ca3(PO4)2=221,4*0,7/310=0,5 кмоль=500 моль

Ca3(PO4)2 +5С+3SiO2 = 3CaSiO3+5CO+2P(1)

n1(P)=2 n(Ca3(PO4)2==1000 моль

2.Найдем массу полученного Р2О5

4Р+5О2=2Р2О5(2)

n2(P2О5)=0,5 n1(P)=500 моль

3. Найдем количество вещества аммиака в насыщенном растворе

700 л NH3 растворяются в 1 л воды. Тогда m(NH3)=700*17/22,4=531,25 г,

W NH3 в насыщ рре=531,25/1531,25=0,347

M NH3 в 83,508 л рра= 0,347*83 508*0,88=25 496 г

n(NH3)=25496/17=1500 моль

4.Найдем состав полученной реакционной смеси

Реакцию образования фосфата аммония не рассматриваем, так как в водных растворах фосфат аммония сразу гидролизуется.

А)Р2О5+2NH3+3H2O=2NH4H2PO4(3)

Р2О5+4NH3+3H2O= 2(NH4)2HPO4(4)

n(NH3)=138600*0,2*0,92/17=1500 моль

n(NH3)/ n(P2О5)=3/1, пойдут реакции 3и 4.

Б)Пусть n3(NH4H2PO4)=х, n4((NH4)2HPO4)=у, тогда:

n3(NH3)=х, n1(P2О5)=0,5х, n4(NH3)=2у, n5(P2О5)=0,5у,

Составим систему:

Х+2у=1500

0,5(х+у)=500, откуда х= n (NH4H2PO4)= 500 моль, у= n4((NH4)2HPO4)= 500моль

Mрра= 500*142+83508*0,88=144487 г, в том числе 57500 г NH4H2PO4,

66000 г (NH4)2HPO4, 20987 г воды

5. Найдем массу осадка, выпавшего из раствора:

А) В данном количестве воды может раствориться 13011 г ((NH4)2HPO4 (раствор пересыщен), в осадок выпадет (66000-13011)=52989 г соли (NH4)2HPO4

Б) В данном количестве воды может раствориться 77232 г NH4H2PO4(в растворе находится 57500 г, раствор ненасыщен)

Ответ: в осадок выпадет 52,989 кг (NH4)2HPO4

Заранее благодарна за конструктивные замечания.

Всего доброго!