Номер 1360, страница 210 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

1360. *Над нагретой смесью хлорида натрия и бромида натрия общей массой 16,0 г пропустили избыток хлора. После окончания реакции масса твёрдого продукта составила 13,55 г. Рассчитайте массовую долю хлорида натрия в смеси.

Дано:

$m_{смеси}(NaCl, NaBr) = 16,0 \text{ г}$

$m_{продукта}(NaCl) = 13,55 \text{ г}$

$m_{смеси} = 0,016 \text{ кг}$

$m_{продукта} = 0,01355 \text{ кг}$

Найти:

$\omega(NaCl)$ в исходной смеси - ?

Решение:

При пропускании избытка хлора над нагретой смесью хлорида натрия и бромида натрия протекает только реакция замещения. Хлор, как более активный галоген, вытесняет бром из его соли. Хлорид натрия, который уже был в смеси, в реакцию с хлором не вступает.

Уравнение химической реакции:

$2NaBr + Cl_2 \rightarrow 2NaCl + Br_2\uparrow$

В результате реакции твердый бромид натрия $(NaBr)$ замещается твердым хлоридом натрия $(NaCl)$. Масса твердого остатка уменьшается, так как атомная масса брома $(Ar(Br) \approx 80)$ больше атомной массы хлора $(Ar(Cl) \approx 35,5)$.

Обозначим массу бромида натрия $(NaBr)$ в исходной смеси за $x$ г. Тогда масса хлорида натрия $(NaCl)$ в исходной смеси будет равна $(16,0 - x)$ г.

Рассчитаем молярные массы веществ, участвующих в превращении:

$M(NaBr) = 23 + 80 = 103 \text{ г/моль}$

$M(NaCl) = 23 + 35,5 = 58,5 \text{ г/моль}$

Найдем количество вещества $(n)$ бромида натрия, вступившего в реакцию:

$n(NaBr) = \frac{m(NaBr)}{M(NaBr)} = \frac{x}{103} \text{ моль}$

Согласно стехиометрическим коэффициентам в уравнении реакции, количество вещества образовавшегося хлорида натрия равно количеству вещества прореагировавшего бромида натрия:

$n(NaCl)_{прод.} = n(NaBr) = \frac{x}{103} \text{ моль}$

Теперь найдем массу хлорида натрия, который образовался в результате реакции:

$m(NaCl)_{прод.} = n(NaCl)_{прод.} \times M(NaCl) = \frac{x}{103} \times 58,5 = \frac{58,5x}{103} \text{ г}$

Масса твердого продукта после реакции складывается из массы хлорида натрия, который был в смеси изначально, и массы хлорида натрия, который образовался в ходе реакции. Составим уравнение, используя данные из условия задачи:

$m_{продукта} = m(NaCl)_{исх.} + m(NaCl)_{прод.}$

$13,55 = (16,0 - x) + \frac{58,5x}{103}$

Решим полученное уравнение относительно $x$:

$13,55 = 16,0 - x + \frac{58,5x}{103}$

$x - \frac{58,5x}{103} = 16,0 - 13,55$

$x \cdot (1 - \frac{58,5}{103}) = 2,45$

$x \cdot (\frac{103 - 58,5}{103}) = 2,45$

$x \cdot \frac{44,5}{103} = 2,45$

$x = \frac{2,45 \times 103}{44,5} = \frac{252,35}{44,5} \approx 5,67 \text{ г}$

Итак, масса бромида натрия $(NaBr)$ в исходной смеси равна $5,67$ г.

Найдем массу хлорида натрия $(NaCl)$ в исходной смеси:

$m(NaCl)_{исх.} = m_{смеси} - m(NaBr) = 16,0 \text{ г} - 5,67 \text{ г} = 10,33 \text{ г}$

Наконец, рассчитаем массовую долю $(\omega)$ хлорида натрия в исходной смеси:

$\omega(NaCl) = \frac{m(NaCl)_{исх.}}{m_{смеси}} \times 100\%$

$\omega(NaCl) = \frac{10,33 \text{ г}}{16,0 \text{ г}} \times 100\% \approx 64,56\%$

Ответ: массовая доля хлорида натрия в смеси составляет 64,56%.