Номер 47, страница 24 - гдз по химии 10 класс сборник задач Матулис, Матулис

47. На твердую соль А, используемую в качестве удобрения и окрашивающую пламя в фиолетовый цвет, массой 4,97 г подействовали избытком концентрированной серной кислоты при слабом нагревании. Образовавшийся газ поглотили избытком раствора гидроксида бария. Избыточный гидроксид бария в растворе затем нейтрализовали азотной кислотой. К полученному раствору прибавили избыток раствора нитрата серебра и получили 9,57 г творожистого осадка. Приведите формулу соли А.

1. Определим катион, входящий в состав соли А. По условию, соль окрашивает пламя в фиолетовый цвет, что является качественной реакцией на ионы калия $K^+$. Следовательно, соль А является солью калия.

2. Определим анион соли А. При взаимодействии соли с концентрированной серной кислотой выделяется газ. Этот газ затем поглощают раствором гидроксида бария. После нейтрализации избытка гидроксида бария азотной кислотой к раствору добавляют нитрат серебра, в результате чего выпадает творожистый осадок. Творожистый осадок — характерный признак хлорида серебра ($AgCl$). Это означает, что в растворе присутствовали хлорид-ионы ($Cl^-$), которые могли образоваться только из поглощенного газа. Таким образом, выделившийся газ — это хлороводород ($HCl$). Хлороводород образуется при реакции хлоридов с концентрированной серной кислотой. Следовательно, анион в соли А — это хлорид-ион ($Cl^-$).

3. Таким образом, соль А — это хлорид калия ($KCl$). Хлорид калия (калийная соль) широко используется в качестве калийного удобрения, что соответствует условию задачи.

4. Проведем расчеты, чтобы подтвердить формулу соли.

Дано:

$m(\text{соли A}) = 4,97 \text{ г}$

$m(AgCl) = 9,57 \text{ г}$

Данные представлены в единицах, удобных для химических расчетов, перевод в СИ не требуется.

Найти:

Формулу соли А

Решение:

Запишем уравнения протекающих реакций:

1) Реакция соли А (хлорида калия) с концентрированной серной кислотой при слабом нагревании:

$KCl + H_2SO_{4(\text{конц})} \xrightarrow{t} KHSO_4 + HCl\uparrow$

2) Поглощение выделившегося газа хлороводорода избытком раствора гидроксида бария:

$2HCl + Ba(OH)_2 \rightarrow BaCl_2 + 2H_2O$

3) Нейтрализация избытка гидроксида бария азотной кислотой:

$Ba(OH)_{2(\text{изб.})} + 2HNO_3 \rightarrow Ba(NO_3)_2 + 2H_2O$

4) Реакция в полученном растворе с избытком нитрата серебра. Осадок $AgCl$ образуется из $BaCl_2$:

$BaCl_2 + 2AgNO_3 \rightarrow 2AgCl\downarrow + Ba(NO_3)_2$

Теперь проведем вычисления. Найдем количество вещества (моль) выпавшего осадка $AgCl$.

Молярная масса хлорида серебра $AgCl$:

$M(AgCl) = M(Ag) + M(Cl) = 108 + 35,5 = 143,5 \text{ г/моль}$

Количество вещества $AgCl$:

$n(AgCl) = \frac{m(AgCl)}{M(AgCl)} = \frac{9,57 \text{ г}}{143,5 \text{ г/моль}} \approx 0,0667 \text{ моль}$

Теперь, используя уравнения реакций, найдем количество вещества исходной соли А. Согласно уравнениям, можно составить следующую стехиометрическую цепочку:

Из уравнения (4) следует, что $n(BaCl_2) = \frac{1}{2} n(AgCl)$.

Из уравнения (2) следует, что $n(HCl) = 2 n(BaCl_2)$. Подставив выражение для $n(BaCl_2)$, получаем $n(HCl) = 2 \cdot (\frac{1}{2} n(AgCl)) = n(AgCl)$.

Из уравнения (1) следует, что $n(KCl) = n(HCl)$.

Таким образом, количество вещества исходной соли А (KCl) равно количеству вещества образовавшегося осадка $AgCl$:

$n(\text{соли A}) = n(KCl) = n(AgCl) \approx 0,0667 \text{ моль}$

Рассчитаем массу этого количества хлорида калия.

Молярная масса хлорида калия $KCl$:

$M(KCl) = M(K) + M(Cl) = 39 + 35,5 = 74,5 \text{ г/моль}$

Теоретическая масса соли А:

$m_{теор.}(KCl) = n(KCl) \cdot M(KCl) = 0,0667 \text{ моль} \cdot 74,5 \text{ г/моль} \approx 4,97 \text{ г}$

Рассчитанная масса (4,97 г) совпадает с массой соли А, данной в условии задачи (4,97 г). Это подтверждает, что соль А — это хлорид калия.

Ответ: Формула соли А — $KCl$.