Масса и состав раствора после реакции

8 заданий

Баланс массы раствора

После реакции масса раствора не всегда равна сумме масс внесённых веществ: газ может покинуть раствор, а осадок остаётся вне его. Поэтому расчёт начинают с баланса массы раствора — сопоставления масс веществ, поступивших в систему и выбывших из раствора:

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

В общую массу внесённых веществ включают исходные растворы, твёрдые вещества (металлы, соли) и поглощённые газы. Масса исходного раствора уже включает воду; массу кристаллогидрата, то есть вещества, содержащего кристаллизационную воду, учитывают целиком. Воду, которая образуется или расходуется в реакции, отдельно не прибавляют и не вычитают: её масса уже учтена в балансе.

edit_noteНатрий в воде

В 100 г воды внесли 4,60 г натрия. Реакция протекает по уравнению \(\ce{2Na + 2H2O -> 2NaOH + H2 ^}\). Из 0,200 моль Na образуются 8,00 г NaOH и 0,200 г водорода. Поскольку водород покидает раствор, масса раствора составляет \(100 + 4{,}60 - 0{,}200 = 104{,}4\) г. Массовая доля гидроксида натрия равна \(w(\ce{NaOH}) = 7{,}66\) %.

scienceРеакции с выделением газа и образованием осадка

\(\ce{2Na + 2H2O -> 2NaOH + H2 ^}\) — при реакции натрия с водой выделяется водород.
\(\ce{Na2CO3 + 2HCl -> 2NaCl + H2O + CO2 ^}\) — при реакции карбоната натрия с соляной кислотой выделяется углекислый газ.
\(\ce{CuSO4 + 2NaOH -> Cu(OH)2 v + Na2SO4}\) — при реакции сульфата меди(II) со щёлочью образуется осадок гидроксида меди(II).
\(\ce{BaCl2 + H2SO4 -> BaSO4 v + 2HCl}\) — при реакции хлорида бария с серной кислотой образуется осадок, а в растворе остаётся кислота.
\(\ce{2Na2O2 + 2H2O -> 4NaOH + O2 ^}\) — при реакции пероксида натрия с водой выделяется кислород.
\(\ce{CaC2 + 2H2O -> Ca(OH)2 + C2H2 ^}\) — при реакции карбида кальция с водой выделяется ацетилен; если воды мало, малорастворимый гидроксид кальция выпадает в осадок.

errorНе забудьте избыток

Реагент, который не израсходовался полностью, называют взятым в избытке. Если его остаток растворим, он входит в состав раствора наряду с продуктами реакции. Поэтому при расчёте массовых долей всех веществ учитывают и продукты, и избыток реагента. Например, если после реакции в растворе остались хлорид натрия и избыток соляной кислоты, массовую долю находят для каждого из них.

Задачи с осадками и избытками

Если при смешении растворов образуется осадок, удобно составить таблицу: записать количества веществ до реакции, определить, сколько каждого вещества прореагировало и сколько осталось. Сначала расчёт ведут в молях, затем находят массы осадка и растворённых веществ.

edit_noteХлорид бария и серная кислота

К 208 г 10,0 %-го раствора \(\ce{BaCl2}\), содержащего 0,100 моль соли, прилили 98,0 г 20,0 %-го раствора \(\ce{H2SO4}\), содержащего 0,200 моль кислоты. Реакция протекает по уравнению \(\ce{BaCl2 + H2SO4 -> BaSO4 v + 2HCl}\). Образуется \(0{,}100\cdot233{,}4 = 23{,}3\) г осадка. В растворе остаются 0,200 моль HCl (7,29 г) и 0,100 моль \(\ce{H2SO4}\) (9,81 г). Масса раствора составляет \(208 + 98{,}0 - 23{,}3 = 282{,}7\) г; \(w(\ce{HCl}) = 2{,}58\) %, \(w(\ce{H2SO4}) = 3{,}47\) %.

scienceРеакции, после которых в растворе может остаться избыток реагента

\(\ce{AgNO3 + NaCl -> AgCl v + NaNO3}\) — образуется осадок хлорида серебра; при избытке одного из реагентов его остаток сохраняется в растворе вместе с нитратом натрия.
\(\ce{Ba(OH)2 + CO2 -> BaCO3 v + H2O}\), \(\ce{BaCO3 + CO2 + H2O -> Ba(HCO3)2}\) — сначала образуется осадок карбоната бария, который растворяется при избытке углекислого газа.
\(\ce{2Al + 2NaOH + 6H2O -> 2Na[Al(OH)4] + 3H2 ^}\) — при реакции алюминия с раствором щёлочи выделяется водород и образуется гидроксокомплекс; непрореагировавшая щёлочь остаётся в растворе, если она взята в избытке.

push_pinГлавное

Массу раствора после реакции находят, вычитая из общей массы внесённых веществ массы выделившегося газа и оставшегося осадка. Затем определяют массы всех растворённых веществ: продуктов реакции и непрореагировавших реагентов. Воду, образовавшуюся или израсходованную в реакции, отдельно в балансе массы не учитывают. Для проверки сумма масс растворённых веществ и воды должна равняться массе раствора.

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