Массовые доли солей в смеси по осадку и аммиаку
Навеску смеси хлорида аммония, сульфата аммония и сульфата натрия массой 65 г растворили в воде и добавили избыток хлорида бария. В результате образовался осадок массой 93,2 г. Когда точно такую же порцию сухой смеси обработали щелочью, то удалось получить 47,6 г 25%-го раствора аммиака. Вычислите массовые доли каждого из компонентов в смеси.
Дано
`m(смеси) = 65 text{ г}`
`m(осадка) = 93.2 text{ г}`
`m(text{р-ра } NH_3) = 47.6 text{ г}`
`ω(NH_3) = 25%`
Найти
`ω(NH_4Cl) = text{?}`
`ω((NH_4)_2SO_4) = text{?}`
`ω(Na_2SO_4) = text{?}`
Решение
Запишем уравнения реакций с хлоридом бария (реагируют только сульфаты):
`(NH_4)_2SO_4 + BaCl_2 = BaSO_4 text{↓} + 2NH_4Cl`
`Na_2SO_4 + BaCl_2 = BaSO_4 text{↓} + 2NaCl`
Найдём его количество сульфата бария:
`n(BaSO_4) = (m(BaSO_4))/(M(BaSO_4)) = 93.2/233 = 0.4 text{ моль}`
Пусть:
`n((NH_4)_2SO_4) = x`
`n(Na_2SO_4) = y`
Тогда общее количество сульфата бария:
`n(BaSO_4) = x + y = 0.4`
Запишем уравнения реакций со щёлочью (реагируют только соли аммония):
`NH_4Cl + NaOH = NaCl + NH_3 text{↑} + H_2O`
`(NH_4)_2SO_4 + 2NaOH = Na_2SO_4 + 2NH_3 text{↑} + 2H_2O`
Найдём массу аммиака, полученного при обработке щёлочью:
`m(NH_3) = (ω(NH_3)*m(р-ра))/(100) = (25*47.6)/100 = 11.9 text{ г}`
Рассчитаем количество вещества аммиака:
`n(NH_3) = (m(NH_3))/(M(NH_3)) = 11.9/17 = 0.7 text{ моль}`
Пусть z — количество NH_4Cl:
`n(NH_4Cl) = z`
Тогда общее количество NH₃ из обеих солей:
`n(NH_3) = z + 2*x = 0.7`
Масса всей смеси:
`132*x + 142*y + 53.5*z = 65`
Составим и решаем систему уравнений:
`{(y = 0.4 - x),(z = 0.7 - 2*x),(132*x + 142*y + 53.5*z = 65):}`
`132*x + 142*(0.4 - x) + 53.5*(0.7 - 2*x) = 65`
`132*x + 56.8 - 142*x + 37.45 - 107*x = 65`
`n((NH_4)_2SO_4) = x = 0.25 text{ моль}`
`n(Na_2SO_4) = y = 0.4 - 0.25 = 0.15 text{ моль}`
`n(NH_4Cl) = z = 0.7 - 2*0.25 = 0.2 text{ моль}`
Найдем массы солей:
`m((NH_4)_2SO_4) = n((NH_4)_2SO_4)*M((NH_4)_2SO_4) = 0.25*132 = 33 text{ г}`
`m(Na_2SO_4) = n(Na_2SO_4)*M(Na_2SO_4) = 0.15*142 = 21.3 text{ г}`
`m(NH_4Cl) = n(NH_4Cl)*M(NH_4Cl) = 0.2*53.5 = 10.7 text{ г}`
Вычислим массовые доли солей:
`ω((NH_4)_2SO_4) = (100*33)/65 = 50.77%`
`ω(Na_2SO_4) = (100*21.3)/65 = 32.77%`
`ω(NH_4Cl) = (100*10.7)/65 = 16.46%`
Ответ
`ω((NH_4)_2SO_4) = 50.77%`
`ω(Na_2SO_4) = 32.77%`
`ω(NH_4Cl) = 16.46%`