Масса осадка из растворов сульфида натрия и нитрата серебра
К порции 10%-го раствора сульфида натрия массой 156 г добавили порцию 25%-го раствора нитрата серебра массой 136 г. Вычислите: а) массу образовавшегося осадка; б) массу образовавшейся соли в растворе; в) массовую долю образовавшейся соли в растворе; г) массу реагента, оставшегося в избытке; д) массовую долю в растворе реагента, оставшегося в избытке.
Дано
`m(text{р-ра } Na_2S) = 156 text{ г}`
`ω(Na_2S) = 10%`
`m(text{р-ра } AgNO_3) = 136 text{ г}`
`ω(AgNO_3) = 25%`
Найти
а)
`m(осадка) = text{ ?}`
б)
`m(соли text{ в р-ре}) = text{ ?}`
в)
`ω(соли text{ в р-ре}) = text{ ?}`
г)
`m_text{изб.}(реагента) = text{ ?}`
д)
`ω_text{изб.}(реагента) = text{ ?}`
Решение
Запишем уравнение реакции:
`Na_2S + 2AgNO_3 = Ag_2S text{↓} + 2NaNO_3`
Найдём массы чистых реагентов в исходных растворах:
`m(Na_2S) = (ω(Na_2S) * m(text{р-ра } Na_2S)) / 100 = (10 * 156) / 100 = 15.6 text{ г}`
`m(AgNO_3) = (ω(AgNO_3) * m(text{р-ра } AgNO_3)) / 100 = (25 * 136) / 100 = 34 text{ г}`
Найдём количества веществ реагентов:
`n(Na_2S) = (m(Na_2S)) / (M(Na_2S)) = 15.6 / 78 = 0.2 text{ моль}`
`n(AgNO_3) = (m(AgNO_3)) / (M(AgNO_3)) = 34 / 170 = 0.2 text{ моль}`
По уравнению реакции на 1 моль Na₂S требуется 2 моль AgNO₃. Для 0.2 моль Na₂S требуется 0.4 моль AgNO₃. У нас имеется только 0.2 моль AgNO₃, значит нитрат серебра в недостатке. Расчёт ведём по нему.
а)
Согласно уравнению реакции, количество вещества Ag₂S в 2 раза меньше количества AgNO₃:
`n(Ag_2S) = (n(AgNO_3)) / 2 = 0.2 / 2 = 0.1 text{ моль}`
Найдём массу осадка сульфида серебра:
`m(Ag_2S) = n(Ag_2S) * M(Ag_2S) = 0.1 * 248 = 24.8 text{ г}`
б)
Согласно уравнению реакции, количество вещества NaNO₃ равно количеству AgNO₃:
`n(NaNO_3) = n(AgNO_3) = 0.2 text{ моль}`
Найдём массу образовавшейся соли в растворе (нитрата натрия):
`m(NaNO_3) = n(NaNO_3) * M(NaNO_3) = 0.2 * 85 = 17 text{ г}`
в)
Найдём массу конечного раствора:
`m_text{итог.}(р-ра) = m(text{р-ра } Na_2S) + m(text{р-ра } AgNO_3) - m(Ag_2S) = 156 + 136 - 24.8 = 267.2 text{ г}`
Вычислим массовую долю нитрата натрия в конечном растворе:
`ω(NaNO_3) = (100 * m(NaNO_3)) / (m_text{итог.}(р-ра)) = (100 * 17) / 267.2 = 6.363%`
г)
Количество прореагировавшего Na₂S равно количеству образовавшегося Ag₂S:
`n_text{прореаг.}(Na_2S) = n(Ag_2S) = 0.1 text{ моль}`
Количество непрореагировавшего Na₂S:
`n_text{изб.}(Na_2S) = n(Na_2S) - n_text{прореаг.}(Na_2S) = 0.2 - 0.1 = 0.1 text{ моль}`
Найдём массу избытка сульфида натрия:
`m_text{изб.}(Na_2S) = n_text{изб.}(Na_2S) * M(Na_2S) = 0.1 * 78 = 7.8 text{ г}`
д)
Вычислим массовую долю избыточного сульфида натрия в конечном растворе:
`ω_text{изб.}(Na_2S) = (100 * m_text{изб.}(Na_2S)) / (m_text{итог.}(р-ра)) = (100 * 7.8) / 267.2 = 2.919%`
Ответ
а)
`m(Ag_2S) = 24.8 text{ г}`
б)
`m(NaNO_3) = 17 text{ г}`
в)
`ω(NaNO_3) = 6.363%`
г)
`m_text{изб.}(Na_2S) = 7.8 text{ г}`
д)
`ω_text{изб.}(Na_2S) = 2.919%`