Номер 1379, страница 214 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

1379. К раствору нитрата кальция массой 32,4 г с массовой долей соли 5,12 % добавили раствор карбоната калия массой 56,0 г с массовой долей соли 4,55 %. Рассчитайте массу образовавшегося осадка.

Дано:

$m_{р-ра}(Ca(NO_3)_2) = 32,4 \text{ г}$

$\omega(Ca(NO_3)_2) = 5,12 \% = 0,0512$

$m_{р-ра}(K_2CO_3) = 56,0 \text{ г}$

$\omega(K_2CO_3) = 4,55 \% = 0,0455$

Найти:

$m(осадка)$ — ?

Решение:

1. Запишем уравнение химической реакции между нитратом кальция и карбонатом калия. Это реакция ионного обмена, в результате которой образуется нерастворимый карбонат кальция (осадок) и растворимый нитрат калия.

$Ca(NO_3)_2 + K_2CO_3 \rightarrow CaCO_3 \downarrow + 2KNO_3$

2. Рассчитаем массы чистых веществ (солей) в исходных растворах.

Масса нитрата кальция:

$m(Ca(NO_3)_2) = m_{р-ра}(Ca(NO_3)_2) \cdot \omega(Ca(NO_3)_2) = 32,4 \text{ г} \cdot 0,0512 = 1,65888 \text{ г}$

Масса карбоната калия:

$m(K_2CO_3) = m_{р-ра}(K_2CO_3) \cdot \omega(K_2CO_3) = 56,0 \text{ г} \cdot 0,0455 = 2,548 \text{ г}$

3. Вычислим молярные массы реагентов и продукта (осадка). Будем использовать округленные до целых чисел атомные массы: $Ar(Ca)=40, Ar(N)=14, Ar(O)=16, Ar(K)=39, Ar(C)=12$.

$M(Ca(NO_3)_2) = 40 + 2 \cdot (14 + 3 \cdot 16) = 164 \text{ г/моль}$

$M(K_2CO_3) = 2 \cdot 39 + 12 + 3 \cdot 16 = 138 \text{ г/моль}$

$M(CaCO_3) = 40 + 12 + 3 \cdot 16 = 100 \text{ г/моль}$

4. Найдем количество вещества (в молях) каждого из реагентов.

$n(Ca(NO_3)_2) = \frac{m(Ca(NO_3)_2)}{M(Ca(NO_3)_2)} = \frac{1,65888 \text{ г}}{164 \text{ г/моль}} \approx 0,010115 \text{ моль}$

$n(K_2CO_3) = \frac{m(K_2CO_3)}{M(K_2CO_3)} = \frac{2,548 \text{ г}}{138 \text{ г/моль}} \approx 0,018464 \text{ моль}$

5. Определим, какое из веществ находится в недостатке (является лимитирующим реагентом). Согласно уравнению реакции, вещества реагируют в мольном соотношении 1:1.

Сравним количество молей реагентов:

$0,010115 \text{ моль } (Ca(NO_3)_2) < 0,018464 \text{ моль } (K_2CO_3)$

Следовательно, нитрат кальция $Ca(NO_3)_2$ находится в недостатке и прореагирует полностью. Расчет массы осадка будем вести по нему.

6. Рассчитаем количество вещества и массу образовавшегося осадка $CaCO_3$.

По уравнению реакции, из 1 моль $Ca(NO_3)_2$ образуется 1 моль $CaCO_3$. Значит, количество вещества осадка равно количеству вещества лимитирующего реагента:

$n(CaCO_3) = n(Ca(NO_3)_2) \approx 0,010115 \text{ моль}$

Теперь найдем массу осадка:

$m(CaCO_3) = n(CaCO_3) \cdot M(CaCO_3) = 0,010115 \text{ моль} \cdot 100 \text{ г/моль} = 1,0115 \text{ г}$

Округлим результат до сотых, учитывая точность исходных данных.

Ответ: масса образовавшегося осадка составляет 1,01 г.