Номер 435, страница 85 - гдз по химии 9 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

435. В растворе, содержащем сульфат никеля(II) и нитрат меди(II), присутствуют катионы химическим количеством 200 ммоль и сульфат-ионы химическим количеством 0,150 моль. Определите химическое количество нитрат-ионов в растворе.

Дано:

$n_{общ. катионов} = 200 \text{ ммоль}$

$n(SO_4^{2-}) = 0,150 \text{ моль}$

Перевод в систему СИ:

$n_{общ. катионов} = 200 \text{ ммоль} = 200 \cdot 10^{-3} \text{ моль} = 0,200 \text{ моль}$

Найти:

$n(NO_3^{-}) - ?$

Решение:

В растворе содержатся две соли: сульфат никеля(II) ($NiSO_4$) и нитрат меди(II) ($Cu(NO_3)_2$). При растворении в воде они диссоциируют на ионы:

$NiSO_4 \rightarrow Ni^{2+} + SO_4^{2-}$

$Cu(NO_3)_2 \rightarrow Cu^{2+} + 2NO_3^{-}$

Таким образом, в растворе присутствуют катионы $Ni^{2+}$, $Cu^{2+}$ и анионы $SO_4^{2-}$, $NO_3^{-}$.

Общее химическое количество катионов в растворе равно сумме химических количеств катионов никеля и меди:

$n_{общ. катионов} = n(Ni^{2+}) + n(Cu^{2+}) = 0,200 \text{ моль}$

Сульфат-ионы ($SO_4^{2-}$) в данном растворе образуются только при диссоциации сульфата никеля. Согласно уравнению диссоциации $NiSO_4$, химические количества катионов никеля и сульфат-ионов равны:

$n(Ni^{2+}) = n(SO_4^{2-})$

По условию, $n(SO_4^{2-}) = 0,150 \text{ моль}$, следовательно:

$n(Ni^{2+}) = 0,150 \text{ моль}$

Теперь мы можем найти химическое количество катионов меди, зная общее количество катионов:

$n(Cu^{2+}) = n_{общ. катионов} - n(Ni^{2+}) = 0,200 \text{ моль} - 0,150 \text{ моль} = 0,050 \text{ моль}$

Нитрат-ионы ($NO_3^{-}$) образуются только при диссоциации нитрата меди(II). Из уравнения диссоциации $Cu(NO_3)_2$ видно, что количество нитрат-ионов в два раза больше количества катионов меди:

$n(NO_3^{-}) = 2 \cdot n(Cu^{2+})$

Подставляем найденное значение $n(Cu^{2+})$:

$n(NO_3^{-}) = 2 \cdot 0,050 \text{ моль} = 0,100 \text{ моль}$

Проверим решение с помощью закона электронейтральности раствора. Суммарный заряд катионов должен быть равен суммарному заряду анионов по модулю.

Заряд катионов: $q_{+} = n(Ni^{2+}) \cdot 2 + n(Cu^{2+}) \cdot 2 = 0,150 \cdot 2 + 0,050 \cdot 2 = 0,300 + 0,100 = 0,400 \text{ моль-экв}$

Заряд анионов: $q_{-} = n(SO_4^{2-}) \cdot 2 + n(NO_3^{-}) \cdot 1 = 0,150 \cdot 2 + 0,100 \cdot 1 = 0,300 + 0,100 = 0,400 \text{ моль-экв}$

Поскольку $q_{+} = q_{-}$, решение верно.

Ответ: химическое количество нитрат-ионов в растворе составляет $0,100$ моль.