Банк заданий
Химия
Задание 77980

Задание №77980 ЕГЭ по Химии

Тема : Неорганическая задача

Раздел: Задачи

34 линия

Не выполнено

Массовая доля элемента азота в смеси нитратов свинца(II) и калия составляет 0,0972. При нагревании навески этой смеси до постоянства массы выделяется 4,48 л (н.у.) кислорода. Такую же навеску смеси растворили в 320 г воды и в полученный раствор добавили 250 мл раствора йодида калия с концентрацией 1,2 моль/л. Плотность всех растворов примите равной 1 г/мл. Рассчитайте массовую долю нитрат-ионов в полученном растворе.

В ответ запишите уравнение реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).

1. По условию протекают следующие реакции:
[1] 2Pb(NO₃)₂ Формула 2PbO + 4NO₂ + O₂[2] 2KNO₃ 2KNO₂ + O₂[3] Pb(NO₃)₂ + 2KI → 2KNO₃ + PbI₂

2. Найдем число моль кислорода, выделившегося при нагревании смеси нитратов:
n O₂ = V O₂ / V_m = 4,48 / 22,4 = 0,2 моль

3. Найдем число моль нитрата свинца(II) и нитрата калия в смеси. Для этого составим и решим систему уравнений:
Пусть n Pb(NO₃)₂ = x моль, тогда n₁ N = 2x моль, а n₁ O₂ = 0,5x моль;
Пусть n KNO₃ = y моль, тогда n₂ N = y моль, а n₂ O₂ = 0,5y моль

m₁ N = n₁ N · M N = 2x · 14 = 28x г
m₂ N = n₂ N · M N = 14y г
m N = m₁ N + m₂ N = (28x + 14y) г

m Pb(NO₃)₂ = n Pb(NO₃)₂ · M Pb(NO₃)₂ = 331x г
m KNO₃ = n KNO₃ · M KNO₃ = 101y г

m_смеси = m Pb(NO₃)₂ + m KNO₃ = (331x + 101y) г

ω N = m N / m_смеси = 0,0972
(28x + 14y) / (331x + 101y) = 0,0972

n O₂ = n₁ O₂ + n O₂ = 0,2 моль
0,5x + 0,5y = 0,2 моль

Получаем систему уравнений:
(28x + 14y) / (331x + 101y) = 0,0972
0,5x + 0,5y = 0,2 моль

x = 0,2; n Pb(NO₃)₂ = 0,2 моль
y = 0,2; n KNO₃ = 0,2 моль

4. Найдем число моль йодида калия и массу его раствора:
V_р-ра KI = 250 мл = 0,25 л
n KI = c KI · V_р-ра KI = 1,2 · 0,25 = 0,3 моль

m_р-ра KI = V_р-ра KI · ρ_р-ра KI = 250 · 1 = 250 г

5. Определим, кто из реагентов в третьей реакции находится в недостатке:
поделим моли нитрата свинца(II) и йодида калия на свои коэффициенты

Pb(NO₃)₂: KI
(0,2 / 1) : (0,3 / 2)
0,2 > 0,15
Pb(NO₃)₂> KI

Приходим к выводу, что Pb(NO₃)₂находится в избытке, а KI в недостатке. Далее расчеты идут по недостатку, то есть по KI

6. Найдем число моль и массу нитрат-ионов в полученном растворе:
n NO₃^– = 2n Pb(NO₃)₂ + n KNO₃ = 2 · 0,2 + 0,2 = 0,6 моль
m NO₃^– = n NO₃^– · M NO₃^– = 0,6 · 62 = 37,2 г

7. Найдем массу полученного раствора:
m_{получ. р-ра} = m_смеси + m_р-ра KI + m H₂O – m PbI₂

m_смеси = 331 · 0,2 + 101 · 0,2 = 86,4 г
m H₂O = V H₂O · ρ H₂O = 320 · 1 = 320 г

n PbI₂ = n KI / 2 = 0,3 / 2 = 0,15 моль
m PbI₂ = n PbI₂ · M PbI₂ = 0,15 · 461 = 69,15 г

m_{получ. р-ра} = 86,4 + 250 + 320 – 69,15 = 587,25 г

8. Найдем массовую долю нитрат-ионов в полученном растворе:
ω NO₃^– = mNO₃^– / m_получ_{. р}_-ра = 37,2 / 587,25 = 0,063 → 6,3%

Ответ: ω NO₃^– = 6,3%

Источник: Сборник Добротина Д. Ю.