Запишем уравнение электролиза водного раствора нитрата серебра: 4AgNO3 + 2H2O → 4Ag↓ + O2↑+ 4HNO3
Рассчитаем массу и количество вещества исходного нитрата серебра: mисх.(AgNO3) = m р-ра (AgNO3) ∙ ω(AgNO3)/100% = 340 г ∙ 20%/100% = 68 г; νисх.(AgNO3) = m исх.(AgNO3)/М(AgNO3) = 68 г/170 г/моль = 0,4 моль.
Единственным газом, выделившимся при электролизе, является кислород, следовательно, это тот газ, о котором идет речь в условии. Рассчитаем количество вещества кислорода: ν(О2) = V(О2)/Vm = 1,12 л/22,4 л/моль = 0,05 моль.
Рассчитаем количество вещества нитрата серебра, вступившего в реакцию электролиза: νпрореаг.(AgNO3) = 4∙ν(О2) = 4 ∙ 0,05 моль = 0,2 моль.
Найдем количество вещества и массу AgNO3, оставшегося в растворе: νост.(AgNO3) = νисх.(AgNO3) – νпрореаг.(AgNO3) = 0,4 моль – 0,2 моль = 0,2 моль.
После электролиза раствор помимо нитрата серебра будет содержать также азотную кислоту. Из уравнения реакции электролиза следует, что количество вещества азотной кислоты равно количеству вещества нитрата серебра, вступившего в реакцию: ν(HNO3) = νпрореаг.(AgNO3) = 0,2 моль.
Рассчитаем массу раствора нитрата серебра после электролиза: mкон.р-ра = m(AgNO3)р-ра – m(O2) – m(Ag); m(О2) = ν(О2) ∙ М(О2) = 0,05 моль ∙ 32 г/моль = 1,6 г; ν(Ag) = νпрореаг.(AgNO3) = 0,2 моль; m(Ag) = ν(Ag) ∙ М(Ag) = 0,2 моль ∙ 108 г/моль = 21,6 г; mкон.р-ра = mисх.р-ра (AgNO3) – m(O2) – m(Ag) = 340 г – 1,6 г – 21,6 г = 316,8 г.
По условию задачи после электролиза отобрали порцию раствора массой 79,44 г, что составляет 79,44/316,8 ~ 1/4 часть. Поскольку отобрали 1/4 часть раствора, это значит, что отобрали и 1/4 часть каждого компонента этого раствора. Следовательно, в отобранной порции будет: νв порции(AgNO3) = νост.(AgNO3) ∙ 1/4 = 0,2 моль ∙ 1/4 = 0,05 моль νв порции(HNO3) = ν(HNO3) ∙ 1/4 = 0,2 моль ∙ 1/4 = 0,05 моль
Хлорид натрия не реагирует с азотной кислотой, а только с нитратом серебра: AgNO3 + NaCl → AgCl↓ + NaNO3
ν(NaCl) = νв порции(AgNO3) = 0,05 моль; m(NaCl) = ν(NaCl) ∙ М(NaCl) = 0,05 моль ∙ 58,5 г/моль = 2,925 г; mр-ра(NaCl) = 100% ∙ m(NaCl)/ω(NaCl) = 100% ∙ 2,925 г/10% = 29,25 г.