Химия
8 класс
Вопрос
Образец смеси трех безводных солей - карбоната, оксалата и хлорида натрия - массой 0,5980 г растворили
воде, а полученный раствор разделили на две равные части. Одну часть подкислили азотной кислотой и обработали избытком раствора нитрата серебра, а вторую часть обработали избытком $AgNO_3$, но в нейтральной среде. {Зыпавшие осадки промыли и обработали цинком в присутствии избытка соляной кислоты.
Установлено, что массы осадков, не растворимых ни в соляной кислоте, ни в растворе аммиака, соответственно равны 0,1079 г и 0,5395 г.
а. Напишите уравнения происходящих химических реакций.
б. Вычислите процентный (по массе) состав смеси солей.
Ответ
При подкислении раствора смеси солей произошло разложение карбоната
$CO_3^{2-} + 2H + = CO_2 + H_2O$.
Из образовавшегося раствора под действием нитрата серебра выпал осадок только хлорида серебра
$Cl^{-} + Ag^{+} = AgCl$,
так как оксалат серебра не осаждается в кислой среде. При обработке раствора смеси солей нитратом серебра в нейтральной среде выделяются осадки карбоната, хлорида и оксалата серебра
$CO_{3}^{2-} + 2Ag{+} = Ag_2CO_3$,
$Cl^{-} + Ag^{+} = AgCl$,
$C_2O_4^{2-} + 2Ag^{+} = Ag_2C_2O_4$.
В присутствии соляной кислоты карбонат и оксалат серебра превращаются в хлорид серебра
$Ag_2CO_3 + 2H^{+} + 2Cl^{-} = 2AgCl + CO_2 + H_2O$,
$Ag_2C_2O_4 + 2H^{+} + 2Cl^{-} = 2 AgCl + H_2C_2O_4$.
Хлорид серебра восстанавливается цинком до металлического серебра
$2AgCl + Zn = 2Ag + ZnCl_2$.
Восстановление солей серебра цинком в солянокислом
$AgCl + H^0 = Ag + H^{+} + Cl^{-}$.
Масса серебра, полученного в первом опыте, определяет содержание хлорида натрия в половине исходного образца.
107,9 г Ag соответствует 58,5 г $NaCl$,
0,1079 г $Ag$ - $x$ г $NaCl$,
$x = 0,0585 \: г \: NaCl$.
Разность в массе осадков серебра, полученных в первом и втором опытах, $\Delta m = 0,5395 - 0,1079 = 0,4316$ г, соответствует содержанию карбоната и оксалата натрия во второй половине исходного образца. Если в ней содержится $x$ г $Na_2CO_3$ и $y$ г $Na_2C_2O_4$, то $x + y = (NULL,5970 : 2) - 0,0585 = 0,2400$ г.
106 г $Na_2CO_3$ соответствуют $2 \cdot 107,9$ г $Ag$,
$x$ г $Na_2CO_3$ - $A$ г $Ag$,
134 г $Na_2C_2O_4$ соответствуют $2 \cdot 107,9$ г $Ag$,
$y$ г $Na_2C_2O_4$ - $b$ г $Ag$,
$a + b = 0,4316$.
Составим систему алгебраических уравнений
$\begin{cases} x + y = 0,24& x = 0,106 \: г \\ \frac{2 \cdot 107,9x}{106} + \frac{2 \cdot 107,9y}{134} & \: откуда y = 0,134 \: г \end{cases}$
Следовательно, в смеси содержится
$\frac{0,0585 \cdot 100}{0,2985} = 19,6$ % $NaCl$,
$\frac{0,106 \cdot 100}{0,2985} = 35,5$ % $Na_2CO_3$,
$\frac{0,134 \cdot 100}{0,2985} = 44,9$ % $Na_2C_2O_4$.
(Если учесть, что 0,4316 г $Ag$ составляют $0,4316 : 107,9 = 0,004$ моля, то для решения удобнее воспользоваться системой уравнений
$\begin{cases} 106x + 134y = 0,24& x = 0,001 \: моля Na_2CO_3, \: т.е. 0,106 \: г \\
2x + 2y = 0,004 & y = 0,001 \: моля Na_2C_2O_4, т.е. 0,134 \: г \end{cases}$).