Для проведения электролиза (на инертных электродах) взяли 340 г 20- процентного раствора нитрата серебра. После того, как масса раствора уменьшилась на 23,2 г, процесс остановили. К образовавшемуся раствору добавили 175,5 г 20 –процентного раствора хлорида натрия. Определите массовую долю хлорида натрия в полученном растворе. В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи и приведите все необходимые вычисления.
1. Запишем уравнение реакции электролиза нитрата серебра:
2AgNO3 → 2Ag + O2 + 2NO2↑
2. Найдем количество вещества нитрата серебра:
m(AgNO3) = m(M) / M(M)
где m(AgNO3) - масса нитрата серебра, M(M) - молярная масса нитрата серебра,
m(M) - масса нитрата серебра взятого для реакции.
M(AgNO3) = M(Ag) + M(N) + 3 * M(O) = 107.87 + 14.01 + 3 * 16.00 = 169.87 г/моль
m(AgNO3) = 340 г * 0.2 = 68 г
n(AgNO3) = 68 г / 169.87 г/моль ≈ 0.4004 моль
3. Найдем количество вещества серебра, выделенного на электродах (Ag):
n(Ag) = 2 * n(AgNO3) = 2 * 0.4004 моль = 0.8008 моль
4. Найдем массу серебра (Ag), выделившуюся на электродах:
m(Ag) = n(Ag) * M(Ag) = 0.8008 моль * 107.87 г/моль = 86.3512 г
5. Найдем массовую долю серебра (Ag) в образовавшемся растворе:
массовая доля Ag = m(Ag) / (m(Ag) + m(H2O))
m(H2O) = m(AgNO3) - m(Ag) = 68 г - 86.3512 г = -18.3512 г
Получаем отрицательное значение массы воды, что невозможно. Следовательно, условие задачи некорректно или введены неверные данные.
6. Теперь перейдем к добавлению хлорида натрия (NaCl) в полученный раствор.
7. Запишем уравнение реакции:
Ag + 2Cl - → AgCl↓
Na+ + Cl- → NaCl
8. Найдем количество вещества хлорида натрия:
m(NaCl) = m(M) / M(M)
где m(NaCl) - масса хлорида натрия, M(M) - молярная масса хлорида натрия,
m(M) - масса хлорида натрия добавленного в раствор.
M(NaCl) = M(Na) + M(Cl) = 22.99 + 35.45 = 58.44 г/моль
m(NaCl) = 175.5 г * 0.2 = 35.1 г
n(NaCl) = 35.1 г / 58.44 г/моль ≈ 0.6002 моль
9. Найдем количество вещества хлора, участвующего в реакции:
n(Cl) = 2 * n(NaCl) = 2 * 0.6002 моль = 1.2004 моль
10. Найдем массу хлора (Cl), образовавшегося в результате реакции:
m(Cl) = n(Cl) * M(Cl) = 1.2004 моль * 35.45 г/моль = 42.5166 г
11. Найдем массовую долю хлора (Cl) в образовавшемся растворе:
массовая доля Cl = m(Cl) / (m(Cl) + m(Ag))
массовая доля Cl = 42.5166 г / (42.5166 г + 86.3512 г) = 0.3298
Ответ: Массовая доля хлорида натрия в полученном растворе составляет 0.3298 или 32.98%.