Question

Для количественного анализа состава различных объектов часто используется гравиметрический (или весовой) метод, основанный на измерении точной массы подходящего соединения определяемого элемента. При работе в лаборатории юный химик случайно просыпал некоторое количество CaCl2 в сосуд с реактивом KCl. Учитывая, что оба вещества содержат хлорид-ион, юный химик решил провести анализ смеси следующим образом. Навеску смеси массой 1,000 г он растворил в воде и к полученному раствору добавил избыток раствора AgNO3, подкислённого HNO3. Полученный осадок отфильтровал, высушил и взвесил. Масса осадка составила 2,000 г. а) Приведите уравнения реакций, протекающих в ходе описанного анализа. б) Рассчитайте массовую долю CaCl2 в смеси.

Answer 1

дано:

- масса навески смеси: m_смеси = 1,000 г
- масса осадка: m_осадка = 2,000 г

находим:

а) Уравнения реакций, протекающих в ходе анализа:

1. Реакция между кальций хлоридом и серебряным нитратом:
CaCl2 + 2AgNO3 → Ca(NO3)2 + 2AgCl↓

2. Реакция между калий хлоридом и серебряным нитратом (при наличии):
KCl + AgNO3 → KNO3 + AgCl↓

б) Рассчитаем массовую долю CaCl2 в смеси.

1. Находим массу хлорида серебра (AgCl), который образуется в реакции. Из уравнения видно, что на каждый моль CaCl2 образуется 2 моль AgCl, а на каждый моль KCl – 1 моль AgCl.

2. Молярные массы:
- Молярная масса AgCl = 107,87 (Ag) + 35,45 (Cl) = 143,32 г/моль
- Молярная масса CaCl2 = 40,08 (Ca) + 2 * 35,45 (Cl) = 111,98 г/моль

3. Вычисляем количество вещества осадка AgCl:
n(AgCl) = m(осадка) / M(AgCl)
n(AgCl) = 2,000 г / 143,32 г/моль ≈ 0,01394 моль

4. Теперь составим уравнение для определения количества CaCl2.
Из уравнения реакции CaCl2 + 2AgNO3 мы видим, что 1 моль CaCl2 дает 2 моль AgCl. Таким образом, количество CaCl2 можно найти по количеству AgCl:
n(CaCl2) = n(AgCl) / 2
n(CaCl2) ≈ 0,01394 моль / 2 ≈ 0,00697 моль

5. Рассчитаем массу CaCl2 в смеси:
m(CaCl2) = n(CaCl2) * M(CaCl2)
m(CaCl2) ≈ 0,00697 моль * 111,98 г/моль ≈ 780,35 мг = 0,78035 г

6. Теперь находим массовую долю CaCl2 в смеси:
ω(CaCl2) = m(CaCl2) / m(смеши)
ω(CaCl2) = 0,78035 г / 1,000 г ≈ 0,78035 (или 78,04%)

ответ: массовая доля CaCl2 в смеси составляет примерно 78,04%.