Примеры решения задач

Задача 1. В лаборатории имеется раствор с массовой долей гидроксида натрия 25%, плотность которого равна 1,27 г/мл. Рассчитайте его объем, который надо смешать с водой, чтобы получить 500 мл раствора с массовой долей NаОН 8% (плотность 1,09 г/мл).

Решение. При решении задачи будем обозначать величины, относящиеся к исходному раствору, индексом “1” (например, m₁ – масса исходного раствора); величины, относящиеся к раствору, который надо приготовить, - индексом “2” (m₂ – масса раствора, который надо приготовить); величины, одинаковые для обоих растворов, индекса иметь не будут.

Рассчитываем массу раствора NaOH, который требуется приготовить:

m₂ = V₂ · ρ₂; m₂ = 500 ^. 1,09 г = 545 г.

Определяем массу NaOH, которая будет содержаться в растворе (такая же масса гидроксида натрия должна содержаться и в исходном растворе, которая будет разбавлена водой):

 Вычисляем массу раствора с ω₁(NaOH) = 25%, в котором содержится гидроксид натрия массой 43,6 г:

Рассчитываем объем исходного раствора NaOH, который надо разбавить водой:

V₁ = ; V₁ =

Задача 2. Реакция протекает по уравнению

ЗВа²+ + 2РО₄^3- = Ва₃(РO₄)₂↓

Напишите два разных уравнения в молекулярной форме, соответствующих этой реакции.

Решение. К ионам в левой части исходного уравнения допишем ионы с противоположным значением заряда с таким коэффициентом, чтобы можно было составить формулы веществ. При этом учитываем, что исходные вещества должны быть достаточно хорошо растворимы в воде. Затем те же ионы с теми же коэффициентами пишем в правой части уравнения:

3Ва²⁺+ 2РО₄^3- = Ва₃(РО₄)₂↓

6Cl^- + 6Н⁺ = 6Сl^- + 6Н⁺

Объединяя ионы обоих равенств в молекулы, получим уравнение реакции в молекулярной форме:

3ВаСl₂ + 2Н₃РО₄ = Ва₃(РО₄)↓ + 6НСl

Аналогично подбираем и другие подходящие ионы:

3Ва²⁺ + 2РО₄^3- = Ва₃(РО₄)₂↓

 6NO₃^- + 6Na⁺ = 6NО₃^- + 6Na⁺   

Получаем второе уравнение в молекулярной форме:  

3Ba(NO₃)₂ + 2Nа₃РО₄ = Ва₃(РО₄)₂↓+ 6NaNO₃

Задача 3 . Принимая, что серная кислота диссоциирует полностью, определите рН ее 0,012 М раствора.

Решение. Запишем уравнение полной диссоциации серной кислоты на ионы:

H₂SO₄ 2H⁺ + SO₄^2-

Как видим, из 1 моль кислоты образуется 2 моль Н⁺. Соответственно из 0,012 моль кислоты образуется 0,024 моль Н⁺. Концентрация ионов водорода в растворе будет равна 0,024 моль/л.

Отсюда

рН = -lg[Н⁺];    рН = -lg 0,024 = 1,62.

Задача 4 . Какое количество бария нужно взять, чтобы при его взаимодействии с 1 л воды образовался 2%-ный раствор гидроксида бария?

Решение. Барий растворяется в воде по уравнению

Пусть в реакцию вступило х моль Ва, тогда образовалось по x моль Ва(ОН)₂ (М=171) и Н₂. Масса вещества Ва(ОН)₂ в растворе составляет 171x, а масса раствора равна:

m(р-ра) = 1000 + m(Ba) - m(Н₂) = 1000 +137x – 2x = 1000+135x.

Массовая доля гидроксида бария равна:

ω(Ва(ОН)₂) =171x / (1000 +135x) = 0,02.

oткуда х = 0,119.

Ответ. 0,119 моль Ва.

Задача 5 . Рассчитайте массовые доли веществ в растворе, образовавшемся при действии 25 мл 20%-ной соляной (плотность 1,1 г/мл) на 4,0 г сульфида железа (II).

Решение. Сульфид железа (II) растворяется в соляной кислоте по уравнению

0,0455		0,091		0,0455		0,0455
FeS	+	2HCl	=	FeCl2	+	H2S↑

m(р-ра НСl) = 25∙1,1 = 27,5 г. m(НСl) = 27,5∙0,2 = 5,5 г. v(НСl) = 5,5 / 36,5 = 0,151. v(FеS) = 4,0 / 88 = 0,0455. FeS находится в недостатке, и расчет по уравнению реакции надо вести по FеS.

В результате реакции образуется по 0,0455 моль FeСl₂ (массой 0,0455∙127 = 5,78 г) и Н₂S (массой 0,0455∙34=1,55 г), и расходуется 0,091 моль НСl. В растворе останется 0,151-0,091 = 0,06 моль НСl массой 0,06∙36,5 = 2,19 г.

Масса образовавшегося раствора равна:

m(р-ра) = 27,5 + m(FеS) - m(Н₂S) = 27,5 + 4,0 - 1,55 = 30,0 г.

Массовые доли веществ в растворе:

ω(FеСl₂) = 5,78 / 30,0 = 0,193, или 19,3%,

ω(НСl) = 2,19/ 30,0 = 0,073, или 7,3%.

Ответ. 19,3% FеСl₂, 7,3% НСl.