Масса и состав раствора после реакции

8 заданий

Баланс массы раствора

Самая частая олимпиадная ловушка в задачах на растворы — масса раствора после реакции. Правило простое:

\[m_\text{р-ра} = \sum m_\text{внесённого} - m_\text{газа} - m_\text{осадка}\]

Внесённое — это исходные растворы, твёрдые вещества (металлы, соли, кристаллогидраты), газы, которые поглотились. Уходящее — газы, улетевшие из раствора, и осадки. Вода, которая образуется или расходуется в реакции, отдельно не учитывается: она уже «сидит» внутри баланса масс.

edit_noteНатрий в воде

4,60 г натрия бросили в 100 г воды. \(\ce{2Na + 2H2O -> 2NaOH + H2 ^}\): 0,200 моль Na дают 8,00 г NaOH и 0,200 г водорода. Масса раствора \(100 + 4{,}60 - 0{,}200 = 104{,}4\) г; \(w(\ce{NaOH}) = 7{,}66\) %.

scienceЧто уходит из раствора

\(\ce{2Na + 2H2O -> 2NaOH + H2 ^}\) — водород.
\(\ce{Na2CO3 + 2HCl -> 2NaCl + H2O + CO2 ^}\) — углекислый газ.
\(\ce{CuSO4 + 2NaOH -> Cu(OH)2 v + Na2SO4}\) — осадок.
\(\ce{BaCl2 + H2SO4 -> BaSO4 v + 2HCl}\) — осадок, а в растворе остаётся кислота.
\(\ce{2Na2O2 + 2H2O -> 4NaOH + O2 ^}\) — кислород.
\(\ce{CaC2 + 2H2O -> Ca(OH)2 + C2H2 ^}\) — ацетилен; при избытке карбида ещё и осадок гидроксида кальция.

errorНе забудьте избыток

Если один реагент взят в избытке, его остаток тоже растворённое вещество, и олимпиадный вопрос часто звучит так: «найдите массовые доли всех веществ в растворе». Хлорид натрия и избыток соляной кислоты — оба в ответе.

Задачи с осадками и избытками

Когда в растворе идёт реакция с осадком, полезно вести таблицу: что было, что прореагировало, что осталось — в молях, а в конце перевести всё в массы.

edit_noteХлорид бария и серная кислота

К 208 г 10,0 %-го раствора \(\ce{BaCl2}\) (0,100 моль) прилили 98,0 г 20,0 %-го раствора \(\ce{H2SO4}\) (0,200 моль). Реакция \(\ce{BaCl2 + H2SO4 -> BaSO4 v + 2HCl}\): осадок \(0{,}100\cdot233{,}4 = 23{,}3\) г; в растворе HCl 0,200 моль (7,29 г) и избыток \(\ce{H2SO4}\) 0,100 моль (9,81 г). Масса раствора \(208 + 98{,}0 - 23{,}3 = 282{,}7\) г; \(w(\ce{HCl}) = 2{,}58\) %, \(w(\ce{H2SO4}) = 3{,}47\) %.

scienceРеакции «с остатком»

\(\ce{AgNO3 + NaCl -> AgCl v + NaNO3}\) — в растворе нитрат натрия и избыток одной из солей.
\(\ce{Ba(OH)2 + CO2 -> BaCO3 v + H2O}\), при избытке газа \(\ce{BaCO3 + CO2 + H2O -> Ba(HCO3)2}\) — осадок растворяется.
\(\ce{2Al + 2NaOH + 6H2O -> 2Na[Al(OH)4] + 3H2 ^}\) — алюминий в растворе щёлочи: уходит водород, в растворе — гидроксокомплекс и избыток щёлочи.

push_pinГлавное

Масса раствора после реакции = сумма масс всего, что внесли, минус масса газов и осадков. Растворённые вещества — продукты и избытки реагентов (не забудьте их!). Воду, образующуюся или расходуемую в реакции, специально учитывать не нужно: она уже входит в баланс масс. Проверка — сумма масс всех растворённых веществ и воды равна массе раствора.

Закрепите теорию: 8 заданий с проверкой и подсказками, урок зачитывается от 70 %.