Задания 34 (2019). Расчет массовой доли химического соединения в смеси.

Ответ: 22,07%

Пояснение:

Запишем уравнения протекающих реакций в первой (I) и во второй (II) колбах:
Fe₂(SO₄)₃ + 3Na₂CO₃ + 3H₂O = 2Fe(OH)₃ + 3Na₂SO₄ + 3CO₂      (I)
Na₂CO₃ + 2HNO₃ = 2NaNO₃ + CO₂ + H₂O                                     (II)

Вычислим массу карбоната натрия (y г) в исходном растворе, составив пропорцию:
31,8 г соли – 100 г воды;
y г соли – 400 г воды (плотность воды равна 1 г/мл);
y = 127,2 г.

Вычислим общее количество карбоната натрия:
ν(Na₂CO₃) = m/M = 127,2/106 = 1,2 моль.

Далее обратим внимание на то, что в обеих реакциях соотношение по молям карбоната натрия и углекислого газа одно и то же, равное 1:1. По условию задачи соотношение объемов газов, которые выделились в реакциях (I) и (II), равно 1:2. Тогда пусть в первой реакции выделилось х моль газа, тогда во второй реакции выделилось 2х моль. Составим уравнение:
х + 2x = 1,2 г;
х = 0,4 моль газа выделилось в первой колбе,
2x = 0,8 моль газа выделилось во второй колбе.

Количество нитрата натрия, образовавшегося по второй реакции, находим по стехиометрическому соотношению из второго уравнения:
ν(NaNO₃) = 2ν_II(CO₂) = 0,8 · 2 = 1,6 моль.

Вычислим массу нитрата натрия, образовавшегося по реакции (II):
m(NaNO₃) = ν · M = 1,6 · 85 = 136 г.

Масса раствора во второй колбе складывается из масс растворов азотной кислоты и карбоната натрия за вычетом углекислого газа. Обратим внимание на то, что масса раствора карбоната натрия во второй колбе пропорциональна количеству чистого вещества. Вычислим массы части раствора карбоната магния, которую ввели в реакцию с азотной кислотой, и углекислого газа, выделившегося по второй реакции:
m_II(р-ра Na₂CO₃) = (m(H₂O) + m(Na₂CO₃))/1,2 · 0,8 = (400 + 127,2)/1,2 · 0,8 = 351,47 г,
m_II(CO₂) = ν · M = 0,8 · 44 = 35,2 г.

Масса конечного раствора во второй колбе рассчитывается из масс растворов карбоната натрия и азотной кислоты с учетом вычета массы выделившегося CO₂:
m_II(конечного р-ра) = m(р-ра HNO₃) + m_II(р-ра Na₂CO₃) − m_II(CO₂) = 300 + 351,47 − 35,2 = 616,27 г.

Ответим на вопрос задачи и найдем массовую долю нитрата натрия:
ω(NaNO₃) = 100% · m(NaNO₃)/m_II(конечного р-ра) · 100% = 136/616,27 · 100% = 22,07%.

Ответ: 13,34%

Пояснение:

Запишем уравнения протекающих реакций в первой (I) и второй (II) колбах:

2AlCl₃ + 3Na₂S + 6H₂O = 2Al(OH)₃ + 6NaCl + 3H₂S              (I)
Na₂S + 2HCl = 2NaCl + H₂S                            (II)

Из условия мы видим, что смешав 100 г воды и 15,6 г сульфида натрия мы получаем насыщенный раствор, масса которого, очевидно, будет равна 115,6 г  (100 г + 15,6 г)

Вычислим массу сульфида натрия (m_исх.(Na₂S)) в исходном растворе:
15,6 г Na₂S – 115,6 г раствора (из данных о растворимости);
m_исх.(Na₂S)  – 289 г раствора.

Тогда, m_исх.(Na₂S) = 289 · 15,6/115,6 = 39 г.

Вычислим общее количество сульфида натрия:
ν(Na₂S) = m/M = 39/78 = 0,5 моль.

Пусть количество сульфида натрия, содержавшегося в первой колбе равно x моль, тогда, в соответствии с первым уравнением реакции, количество сероводорода, выделившегося из первой колбы, также будет равно х моль. В условии сказано, что объем газа, выделившегося из второй колбы в 1,5 раза больше объема газа, выделившегося из первой. Это означает, что и количество моль выделившегося газа тоже будет в полтора раза больше, то есть 1,5 х моль. В соответствии с уравнением реакции (II), количество сульфида натрия во второй колбе равно количеству вещества сероводорода, то есть тоже 1,5х моль.
Мы знаем, что общее количество сульфида натрия равно 0,5 моль. Тогда, мы можем записать уравнение:
х + 1,5х = 0,5;
2,5x = 0,5;
х = 0,2.

То есть, в первой колбе содержалось количество вещества сульфида натрия равное:
ν_I(Na₂S) = x моль = 0,2 моль, 
в свою очередь, во второй колбе содержалось количество вещества сульфида натрия равное:
ν_II(Na₂S) = 1,5x моль = 1,5 · 0,2 моль = 0,3 моль.

В соответствии с уравнением реакции (II) количество вещества хлорида натрия во второй колбе будет равно:
ν_II(NaCl) = 2ν_II(Na₂S) = 0,3 · 2 = 0,6 моль.

Тогда: m_II(NaCl) = ν · M = 0,6 · 58,5 = 35,1 г.

Для расчета массы конечного раствора во второй колбе нужно сложить массы растворов добавленной соляной кислоты и массы раствора сульфида натрия во второй колбе, а также вычесть массу выделившегося из второй колбы сероводорода. 
Вычислим массу раствора сульфида натрия во второй колбе, зная, что весь исходный раствор сульфида натрия до разделения имел массу 289 г и содержал 0,5 моль сульфида натрия, а во второй колбе до прибавления соляной кислоты содержалось 0,3 моль сульфида натрия. Запишем пропорцию:
0,5 моль Na₂S − 289 г раствора;
0,3 моль Na2S − m_II(р-ра Na₂S);
m_II(р-ра Na₂S) = 289/0,5 · 0,3 = 173,4 г.

В соответствии с уравнением реакции (II) количество выделившегося сероводорода из второй колбы равно количеству вещества Na₂S во второй колбе.
ν_II(H₂S) = ν_II(Na₂S) = 0,3 моль,
тогда масса выделившегося из второй колбы сероводорода будет равна: 
m_II(H₂S) = ν · M = 0,3 · 34 = 10,2 г.

Масса конечного раствора во второй колбе рассчитывается из масс растворов сульфида натрия и соляной кислоты с учетом вычета массы выделившегося H₂S:
m_II(конечного р-ра) = m(р-ра HCl) + m_II(р-ра Na₂S) − m_II(H₂S) = 100 + 173,4 − 10,2 = 263,2 г.

Ответим на вопрос задачи и найдем массовую долю хлорида натрия:
ω(NaCl) = 100% · m_II(NaCl)/m_II(конечного р-ра) = 100% · 35,1/263,2 = 13,34%.

Ответ: 19,93%

Пояснение:

Запишем уравнения протекающих реакций в первой (I) и второй (II) колбах:
2AlCl₃ + 3K₂CO₃ + 3H₂O = 2Al(OH)₃ + 6KCl + 3CO₂        (I)
AlCl₃ + 3NH₃ + 3H₂O = Al(OH)₃ + 3NH₄Cl               (II)

Вычислим массу хлорида алюминия (y г) в исходном растворе:
53,4 г соли – 153,4 г раствора (по условию растворимости)
y г соли – 306,8 г раствора
y = 106,8 г.

Вычислим общее количество хлорида алюминия:
ν(AlCl₃) = m/M = 106,8/133,5 = 0,8 моль.

Далее обратим внимание на то, что в обеих реакциях соотношение по молям хлорида алюминия и гидроксида алюминия одно и то же, равное 1:1. По условию задачи соотношение масс осадков, которые выделились в реакциях (I и II), равно 1:3. Тогда пусть в первой реакции образовалось х моль осадка, во второй колбе образовалось 3х моль. Составим уравнение:
х + 3x = 0,8
х = 0,2 моль Al(OH)₃ образовалось в первой колбе,
3x = 0,6 моль Al(OH)₃ образовалось во второй колбе.

Количество хлорида аммония находим по стехиометрическому соотношению из второго уравнения:
ν(NH₄Cl) = 3ν_II(Al(OH)₃) = 0,6 · 3 = 1,8 моль.

Масса хлорида аммония, образовавшегося во второй колбе:
m(NH₄Cl) = ν · M = 1,8 · 53,5 = 96,3 г.

Масса раствора во второй колбе складывается из масс растворов аммиака и хлорида алюминия за вычетом осадка гидроксида алюминия. Обратим внимание на то, что масса раствора хлорида алюминия во второй колбе пропорциональна количеству чистого вещества. Вычислим массы части раствора хлорида алюминия, которую ввели в реакцию с раствором аммиака (реакция (II)) и образовавшегося гидроксида алюминия:

m_II(р-ра AlCl₃) = 306,8/0,8 · 0,6 = 230,1 г,
m_II(Al(OH)₃) = ν · M = 0,6 · 78 = 46,8 г.

Масса раствора во второй колбе рассчитывается из масс растворов хлорида алюминия и аммиака с учетом вычета образовавшегося осадка Al(OH)₃:
m_II(конечного р-ра) = m(р-ра NH₃) + m_II(р-ра AlCl₃) − m_II(Al(OH)₃) = 300 + 230,1 − 46,8 = 483,3 г.

Ответим на вопрос задачи и найдем массовую долю хлорида аммония во второй колбе:
ω(NH₄Cl) = m(NH₄Cl)/m_II(конечного р-ра) · 100% = 96,3/483,3 · 100% = 19,93%.

Видеоразбор решения данной задачи на моем ютуб-канале:

Ответ: 26,62%

Пояснение:

Запишем уравнения протекающих реакций в первой (I) и второй (II) колбах:

(NH₄)₂CO₃ + 2NaOH = Na₂CO₃ + 2NH₃ + 2H₂O                     (I)
(NH₄)₂CO₃ + 2HCl = 2NH₄Cl + CO₂ + H₂O                             (II)

Вычислим массу карбоната аммония (y г) в исходном растворе:
96 г соли – 100 г воды (по условию растворимости);
y г соли – 250 г воды (плотность воды равна 1 г/мл);
y = 240 г.

Вычислим общее количество карбоната аммония:
ν((NH₄)₂CO₃) = m/M = 240/96 = 2,5 моль.

Далее обратим внимание на то, что в первой реакции соотношение по молям исходной соли и газа (NH₃) равно 1:2, а во второй реакции соотношение соли и газа (CO₂) равно 1:1. По условию задачи соотношение объемов газов, которые выделились в реакциях (I) и (II), равно 3:1. Тогда, если в первой реакции выделилось 3х моль газа, то во второй − х моль. Соответственно, карбоната аммония в первой реакции затрачено 1,5х моль, а во второй реакции − х моль. Составим уравнение:
х + 1,5x = 2,5
х = 1 моль (NH₄)₂CO₃ затратилось по второй реакции,
1,5x = 1,5 моль (NH₄)₂CO₃ затратилось по первой реакции.

Количество хлорида аммония находим по стехиометрическому соотношению из второго уравнения:
ν(NH₄Cl) = 2ν_II((NH₄)₂CO₃) = 1 · 2 = 2 моль.

Вычислим массу хлорида аммония, образовавшегося по второй реакции:
m(NH₄Cl) = ν · M = 2 · 53,5 = 107 г.

Масса раствора во второй колбе складывается из масс растворов соляной кислоты и карбоната аммония за вычетом углекислого газа. Обратим внимание на то, что масса раствора карбоната аммония во второй колбе пропорциональна количеству чистого вещества. Вычислим массы углекислого газа и части раствора карбоната аммония, которую ввели в реакцию с соляной кислотой:

m_II(р-ра (NH₄)₂CO₃) = (m_II((NH₄)₂CO₃ + m(H₂O))/2,5 · 1 = (240 + 250)/2,5 · 1 = 196 г,
m(CO₂) = ν · M = 1 · 44 = 44 г.

Масса конечного раствора во второй колбе рассчитывается из масс растворов карбоната натрия и соляной кислоты с учетом вычета массы углекислого газа:
m_II(конечного р-ра) = m(HCl) + m_II(р-ра (NH₄)₂CO₃) − m(CO₂) = 250 + 196 − 44 = 402 г.

Ответим на вопрос задачи и найдем массовую долю хлорида аммония:
ω(NH₄Cl) = m(NH₄Cl)/m_II(конечного р-ра) · 100% = 107/402 · 100% = 26,62%.

Ответ: 3,1%

Пояснение:

Запишем уравнения протекающих реакций в первой (I) и второй (II) колбах:

Na₂CO₃ + 2HCl = 2NaCl + CO₂ + H₂O                        (I)
Na₂CO₃ + CaCl₂ = 2NaCl + CaCO₃                             (II)

Вычислим массу карбоната натрия (y г) в исходном растворе:
31,8 г соли – 100 г воды;
y г соли – 200 г воды (плотность воды равна 1 г/мл);
y = 63,6 г.

Вычислим количества исходного карбоната натрия и углекислого газа, выделившегося в первой реакции:
ν(Na₂CO₃) = m/M = 63,6/106 = 0,6 моль,
ν(CO₂) = V/V_m = 4,48/22,4 = 0,2 моль.

Далее вычислим количество карбоната натрия, которое ввели во вторую реакцию:
ν_II(Na₂CO₃) = 0,6 − 0,2 = 0,4 моль.

Вычислим исходное количество хлорида кальция:

m(CaCl₂) = ν · M = 222 · 0,25 = 55,5 г,
ν(CaCl₂) = m/M = 55,5/111 = 0,5 моль.

Вычислим массу избытка хлорида кальция, который остался во второй колбе после прохождения реакции:

ν(CaCl₂) = 0,5 − 0,4 = 0,1 моль,
m(CaCl₂) = ν · M = 0,1 · 111 = 11,1 г.

Масса раствора во второй колбе складывается из масс растворов хлорида кальция и карбоната натрия за вычетом осадка карбоната кальция. Обратим внимание на то, что масса раствора карбоната натрия во второй колбе пропорциональна количеству чистого вещества. Вычислим массы карбоната кальция и части раствора карбоната натрия, которую ввели в реакцию с хлоридом кальция:

m_II(р-ра Na₂CO₃) = (m(H₂O) + m(Na₂CO₃))/ 0,6 · 0,4 = (200 + 63,6)/0,6 · 0,4 = 175,73 г,
m(CaCO₃) = ν · M = 0,4 · 100 = 40 г,
m_II(конечного р-ра) = m(CaCl₂) + m_II(р-ра Na₂CO₃) - m(CaCO₃) = 222 + 175,73 − 40 = 357,73 г.

Ответим на вопрос задачи и найдем массовую долю хлорида кальция:
ω(CaCl₂) = m(CaCl₂)/m(конечного р-ра) · 100% = 11,1/357,73 · 100% = 3,1%.

Ответ: 3,11%

Пояснение:

Запишем уравнения протекающих реакций в первой (I) и второй (II) колбах:

FeSO₄ + BaCl₂ = FeCl₂ + BaSO₄                                   (I)
FeSO₄ + 2NH₃ + 2H₂O = Fe(OH)₂ + (NH₄)₂SO₄                 (II)

Вычислим массу сульфата железа (II) (y г) в исходном растворе:
30,4 г соли – 130,4 г раствора;
y г соли – 326 г раствора;
y = 76 г.

Вычислим общее количество сульфата железа (II):
ν(FeSO₄) = m/M = 76/152 = 0,5 моль.

Поскольку ν(BaSO₄) = ν_I(FeSO₄), тогда количество осадка сульфата бария в первой колбе:
ν(BaSO₄) = ν_I(FeSO₄) = m/M = 46,6/233 = 0,2 моль.

Вычислим количества сульфата железа (II) и аммиака, которые ввели во вторую реакцию:
ν_II(FeSO₄) = ν(FeSO₄) − ν_I(FeSO₄) = 0,5 − 0,2 = 0,3 моль,
m(NH₃) = w(NH₃) · m(р-ра)/100 = 50 · 34/100 = 17 г,
ν(NH₃) = m/M = 17/17 = 1 моль.

Поскольку ν(NH₃) = 2ν_II(FeSO₄), тогда вычислим количество и массу аммиака, оставшегося после реакции с сульфатом железа (II):
ν_ост.(NH₃) = ν(NH₃) − 2ν_II(NH₃) = 1 − 0,3 · 2 = 0,4 моль,
m_ост.(NH₃) = ν · M = 0,4 · 17 = 6,8 г.

Масса раствора во второй колбе складывается из масс растворов сульфата железа (II) и аммиака за вычетом осадка гидроксида железа (II). Обратим внимание на то, что масса раствора сульфата железа (II) во второй колбе пропорциональна количеству чистого вещества. Вычислим массы гидроксида железа (II) и части раствора сульфата железа (II), которую ввели в реакцию с раствором аммиака:

m_II(р-ра FeSO₄) = 326/0,5 · 0,3 = 195,6 г,
m_II(Fe(OH)₂) = ν · M = 0,3 · 90 = 27 г,
m_II(конечного р-ра) = m_II(р-ра FeSO₄) + m(NH₃) − m_II(Fe(OH)₂) = 195,6 + 50 − 27 = 218,6 г.

Ответим на вопрос задачи и найдем массовую долю аммиака:

ω(NH₃) = m_ост.(NH₃)/ m(конечного р-ра) · 100% = 6,8/218,6 · 100% = 3,11%.

Ответ: 14,48%

Пояснение:

Запишем уравнения протекающих реакций в первой (I) и второй (II) колбах:
Al₂(SO₄)₃ + 6NH₃ + 6H₂O = 2Al(OH)₃ + 3(NH₄)₂SO₄            (I)
Al₂(SO₄)₃ + 6NaOH = 2Al(OH)₃ + 3Na₂SO₄                          (II)

Вычислим массу сульфата алюминия (y г) в исходном растворе:
34,2 г соли – 100 г воды (по условию растворимости);
y г соли – 300 г воды (плотность воды равна 1 г/мл);
y = 102,6 г.

Вычислим общее количество сульфата алюминия:
ν(Al₂(SO₄)₃) = m/M = 102,6/342 = 0,3 моль.

Вычислим количество осадка гидроксида алюминия в первой колбе:
ν_I(Al(OH)₃) = m/M = 15,6/78 = 0,2 моль.

Поскольку ν_I(Al(OH)₃) = 2ν_I(Al₂(SO₄)₃),
то ν_I(Al₂(SO₄)₃) = 0,1 моль.

Вычислим количества сульфата алюминия и гидроксида натрия, которые ввели во вторую реакцию:
ν_II(Al₂(SO₄)₃) = ν(Al₂(SO₄)₃) − ν_I(Al₂(SO₄)₃) = 0,3 − 0,1 = 0,2 моль,
m_II(NaOH) = m(р-ра NaOH) · w(NaOH)/100% = 320 · 0,25 = 80 г,
ν_II(NaOH) = m/M = 80/40 = 2 моль.

Обратим внимание на то, что гидроксид натрия находится в большом избытке относительно сульфата алюминия, поэтому следует учитывать растворение гидроксида алюминия в растворе щелочи с образованием комплексного соединения:
Al(OH)₃ + NaOH = Na[Al(OH)₄]    (III)

Рассчитаем количество щелочи, которое необходимо для превращения сульфата алюминия в комплекс (исходя из коэффициентов реакции (II)):
ν_III(NaOH) = 0,2 · 6 + 0,4 = 1,6 моль.

Количество щелочи, необходимое для реакции меньше, чем у нас имеется по задаче, гипотеза про образование комплексного соединения верна. Далее вычислим массу сульфата натрия:
m(Na₂SO₄) = ν · M = 0,6 · 142 = 85,2 г.

Масса раствора во второй колбе складывается из масс растворов сульфата алюминия и гидроксида натрия. Осадков и газов в итоге не получилось, из массы раствора ничего не вычитаем. Обратим внимание на то, что масса раствора сульфата алюминия во второй колбе пропорциональна количеству чистого вещества. Вычислим массу части раствора сульфата алюминия, которую ввели в реакцию с раствором щелочи:
m_II(р-ра Al₂(SO₄)₃) = (m(H₂O) + m(Al₂(SO₄)₃)/0,3 · 0,2 = (300 + 102,6)/0,3 · 0,2 = 268,4 г,
m_II(конечного р-ра) = m(р-ра NaOH) + m_II(р-ра Al₂(SO₄)₃) = 320 + 268,4 = 588,4 г.

Ответим на вопрос задачи и найдем массовую долю сульфата натрия:
ω(Na₂SO₄) = m(Na₂SO₄)/m_II(конечного р-ра) · 100% = 85,2/588,4 · 100% = 14,48%.

Ответ: 6,14%

Пояснение:

Запишем уравнения протекающих реакций в первой (I) и второй (II) колбах:
Na₂CO₃ + Ca(NO₃)₂ = CaCO₃ + 2NaNO₃                    (I)
Na₂CO₃ + 2HNO₃ = 2NaNO₃ + CO₂ + H₂O                (II)

Вычислим массу карбоната натрия (y г) в исходном растворе:
31,8 г соли – 131,8 г раствора (по условию растворимости);
y г соли – 395,4 г раствора;
y = 95,4 г.

Вычислим общее количество карбоната натрия:
ν(Na₂CO₃) = m/M = 95,4/106 = 0,9 моль.

Вычислим общее количество карбоната кальция:
ν(CaCO₃) = m/M = 50/100 = 0,5 моль.

Вычислим массу и количество вещество исходного количества азотной кислоты:
m(HNO₃) = m(р-ра HNO₃) · w(HNO₃)/100% = 252 · 0,3 = 75,6 г,
ν(HNO₃) = m/M = 75,6/63 = 1,2 моль.

По уравнению реакции (I) ν_I(Na₂CO₃) = ν(CaCO₃), следовательно,
ν_II(Na₂CO₃) = ν(Na₂CO₃) − ν_I(Na₂CO₃) = 0,9 – 0,5 = 0,4 моль.

По уравнению реакции (II) 2ν_II(Na₂CO₃) = ν_II(HNO₃), следовательно,
ν_II(HNO₃) = 2 · 0,4 = 0,8 моль.

Вычислим массу оставшейся азотной кислоты:
m_ост.(HNO₃) = (1,2 − 0,8) · 63 = 25,2 г.

Масса раствора во второй колбе складывается из масс растворов карбоната натрия и азотной кислоты за вычетом углекислого газа. Обратим внимание на то, что масса раствора карбоната натрия во второй колбе пропорциональна количеству чистого вещества. Вычислим массу части раствора карбоната натрия, которую ввели в реакцию с раствором азотной кислоты:
m_II(р-ра Na₂CO₃) = 395,4/0,9 · 0,4 = 175,73 г,
m(CO₂) = ν · M = 0,4 · 44 = 17,6 г,
m_II(конечного р-ра) = m(р-ра HNO₃) + m_II(р-ра Na₂CO₃) − m(CO₂) = 252 + 175,73 − 17,6 = 410,13 г.

Ответим на вопрос задачи и найдем массовую долю азотной кислоты:
ω(HNO₃) = m_ост.(HNO₃)/m_II(конечного р-ра) · 100% = 25,2/410,13 · 100% = 6,14%.

Ответ: 5,24%

Пояснение:

Запишем уравнения протекающих реакций в первой (I) и второй (II) колбах:
FeSO₄ + 2NaOH = Fe(OH)₂ + Na₂SO₄          (I)
FeSO₄ + Ba(NO₃)₂ = Fe(NO₃)₂ + BaSO₄       (II)

Вычислим массу сульфата железа (II) (y г) в исходном растворе:
30,4 г соли – 100 г воды;
y г соли – 250 г воды (плотность воды равна 1 г/мл);
y = 76 г.

Вычислим общее количество сульфата железа (II):
ν(FeSO₄) = m/M = 76/152 = 0,5 моль.

Вычислим количество гидроксида железа (II):
ν(Fe(OH)₂) = m/M = 18/90 = 0,2 моль.

Вычислим исходные массу и количество вещества нитрата бария:
m(Ba(NO₃)₂) = m(р-ра Ba(NO₃)₂) · w(р-ра Ba(NO₃)₂)/100% = 870 · 0,15 = 130,5 г,
ν(Ba(NO₃)₂) = m/M = 130,5/261 = 0,5 моль.

Поскольку по уравнению реакции II ν(Fe(OH)₂) = ν_I(FeSO₄) = 0,2 моль,
ν_II(FeSO₄) = ν(FeSO₄) − ν_I(FeSO₄) = 0,5 – 0,2 = 0,3 моль,
ν_II(FeSO₄) = ν_II(Ba(NO₃)₂) = 0,3 моль, тогда масса оставшегося нитрата бария:
ν_ост.(Ba(NO₃)₂) = ν(Ba(NO₃)₂) − ν_II(Ba(NO₃)₂) = 0,5 – 0,3 = 0,2 моль,
m_ост.(Ba(NO₃)₂) = ν · M = 0,2 · 261 = 52,2 г.

Масса раствора во второй колбе складывается из масс растворов сульфата железа (II) и нитрата бария за вычетом осадка сульфата бария. Обратим внимание на то, что масса раствора сульфата железа (II) во второй колбе пропорциональна количеству чистого вещества. Вычислим массу части раствора сульфата железа (II), которую ввели в реакцию с раствором нитрата бария:
m_II(р-ра FeSO₄) = (m(H₂O) + m(FeSO₄))/0,5 · 0,3 = (250 + 76)/0,5 · 0,3 = 195,6 г,
ν_II(Ba(NO₃)₂) = ν(BaSO₄) = 0,3 моль, тогда масса образовавшегося сульфата бария:
m(BaSO₄) = ν · M = 0,3 · 233 = 69,9 г,
m_II(конечного р-ра) = m(р-ра Ba(NO₃)₂) + m_II(р-ра FeSO₄) − m(BaSO₄) = 870 + 195,6 − 69,9 = 995,7 г.

Ответим на вопрос задачи и найдем массовую долю нитрата бария:
ω(Ba(NO₃)₂) = m_ост.(Ba(NO₃)₂)/m_II(конечного р-ра) · 100% = 52,2/995,7 · 100% = 5,24%.

Ответ: 4,54%

Пояснение:

Запишем уравнения протекающих реакций в первой (I) и второй (II) колбах:
Na₂S + 2HCl = 2NaCl + H₂S            (I)
Na₂S + CuCl₂ = 2NaCl + CuS          (II)

Вычислим массу сульфида натрия (y г) в исходном растворе:
15,6 г соли – 100 г воды;
y г соли – 250 г воды (плотность воды равна 1 г/мл);
y = 39 г.

Вычислим исходное количество сульфида натрия:
ν(Na₂S) = m/M = 39/78 = 0,5 моль.

Вычислим количество сероводорода, выделившееся по реакции (I):
ν(H₂S) = V/V_m = 4,48/22,4 = 0,2 моль.

Вычислим массу и исходное количество хлорида меди (II):
m(CuCl₂) = m(р-ра CuCl₂) · w(CuCl₂)/100% = 450  · 15/100 = 67,5 г,
ν(CuCl₂) = m/M = 67,5/135 = 0,5 моль.

По реакции (I) ν_I(Na₂S) = ν(H₂S) = 0,2 моль, следовательно, в реакции (II)
ν_II(Na₂S) = ν(Na₂S) − ν_I(Na₂S) = 0,5 – 0,2 = 0,3 моль.

По реакции (II) с сульфидом натрия хлорид меди (II) взаимодействуют в соотношении 1:1, т.е. ν_II(Na₂S) = ν_II(CuCl₂) = 0,3 моль.

Вычислим массу оставшегося хлорида меди (II):
m_ост.(CuCl₂) = (0,5 − 0,3) · 135 = 27 г.

Масса раствора во второй колбе складывается из масс растворов сульфида натрия и хлорида меди (II) за вычетом осадка сульфида меди (II). Обратим внимание на то, что масса раствора сульфида натрия во второй колбе пропорциональна количеству чистого вещества. Вычислим массу части раствора сульфида натрия, которую ввели в реакцию с раствором хлорида меди (II):
m_II(р-ра Na₂S) = (m(H₂O) + m(Na₂S))/0,5 · 0,3 = (250 + 39)/0,5 · 0,3 = 173,4 г,
m(CuS) = ν · M = 0,3 · 96 = 28,8 г,
m_II(конечного р-ра) = m(р-ра CuCl₂) + m_II(р-ра Na₂S) − m(CuS) = 450 + 173,4 − 28,8 = 594,6 г.

Ответим на вопрос задачи и найдем массовую долю хлорида меди (II):
ω(CuCl₂) = m_ост.(CuCl₂)/m_II(конечного р-ра) · 100% = 27/594,6 · 100% = 4,54%.

Ответ: 11,2%

Пояснение:

Запишем уравнения протекающих реакций в первой (I) и второй (II) колбах:
CaCl₂ + Na₂CO₃ = CaCO₃ + 2NaCl                (I)
CaCl₂ + 2AgNO₃ = Ca(NO₃)₂ + 2AgCl          (II)

Вычислим массу хлорида кальция (y г) в исходном растворе:
55,5 г соли – 100 г воды;
y г соли – 160 г воды (плотность воды равна 1 г/мл);
y = 88,8 г.

Вычислим исходное количество хлорида кальция:
ν(CaCl₂) = m/M = 88,8/111 = 0,8 моль.

Вычислим количество карбоната кальция:
ν(CaCO₃) = m/M = 30/100 = 0,3 моль.

Вычислим массу и исходное количество нитрата серебра:
m(AgNO₃) = m(р-ра (AgNO₃)) · w(AgNO₃)/100% = 595 · 0,4 = 238 г,
ν(AgNO₃) = m/M = 238/170 = 1,4 моль.

По уравнению реакции (I) ν(CaCO₃) = ν_I(CaCl₂) = 0,3 моль, следовательно,
ν_II(CaCl₂) = ν(CaCl₂) − ν_I(CaCl₂) = 0,8 – 0,3 = 0,5 моль.

По уравнению реакции (II) 2ν_II(CaCl₂) = ν(AgNO₃) = 2 · 0,5 = 1 моль.

Вычислим массу оставшегося нитрата серебра:
m_ост.(AgNO₃) = (1,4 − 1) · 170 = 68 г.

Масса раствора во второй колбе складывается из масс растворов хлорида кальция и нитрата серебра за вычетом осадка хлорида серебра. Обратим внимание на то, что масса раствора хлорида кальция во второй колбе пропорциональна количеству чистого вещества. Вычислим массу части раствора хлорида кальция, которую ввели в реакцию с раствором нитрата серебра:
m_II(р-ра CaCl₂) = (m(H₂O) + m(CaCl₂))/0,8 · 0,5 = (160 + 88,8)/0,8 · 0,5 = 155,5 г.

По уравнению реакции (II) ν(AgNO₃) = ν(AgCl) = 1 моль, тогда
m(AgCl) = ν · M = 1 · 143,5 = 143,5 г;
m_II(конечного р-ра) = m(р-ра AgNO₃) + m_II(р-ра CaCl₂) − m(AgCl) = 595 + 155,5 − 143,5 = 607 г.

Ответим на вопрос задачи и найдем массовую долю нитрата серебра в конечном растворе:
ω(AgNO₃) = m_ост.(AgNO₃)/m_II(конечного р-ра) · 100% = 68/607 · 100% = 11,2%.

Ответ: 5,57%

Пояснение:

Запишем уравнения протекающих реакций в первой (I) и второй (II) колбах:
NaHCO₃ + Ba(OH)₂ = BaCO₃ + NaOH + H₂O             (I)
2NaHCO₃ + H₂SO₄ = Na₂SO₄ + 2CO₂ + 2H₂O         (II)

Вычислим массу гидрокарбоната натрия (y г) в исходном растворе:
12,6 г соли – 112,6 г раствора;
y г соли – 450,4 г раствора;
y = 50,4 г.

Вычислим общее количество гидрокарбоната натрия:
ν(NaHCO₃) = m/M = 50,4/84 = 0,6 моль.

Вычислим количество карбоната бария:
ν(BaCO₃) = m/M = 39,4/197 = 0,2 моль.

Вычислим массу и исходное количество серной кислоты:
m(H₂SO₄) = m(р-ра H₂SO₄) · w(H₂SO₄)/100% = 245 · 20%/100% = 49 г,
ν(H₂SO₄) = m/M = 49/98 = 0,5 моль.

По уравнению реакции (II) ν(BaCO₃) = ν_I(NaHCO₃) = 0,2 моль, следовательно,
ν_II(NaHCO₃) = ν(NaHCO₃) − ν_I(NaHCO₃) = 0,6 – 0,2 = 0,4 моль.

По уравнению реакции (II) ν_II(NaHCO₃) = 2ν_II(H₂SO₄), следовательно,
во второй колбе реагирует ν_II(H₂SO₄) = ν_II(NaHCO₃)/2 = 0,4/2 = 0,2 моль.

Вычислим количество массу оставшейся серной кислоты:
ν_ост.(H₂SO₄) = 0,5 – 0,2 = 0,3 моль,
m_ост.(H₂SO₄) = ν · M = 0,3 · 98 = 29,4 г.

Масса раствора во второй колбе складывается из масс растворов гидрокарбоната натрия и серной кислоты за вычетом углекислого газа. Обратим внимание на то, что масса раствора гидрокарбоната натрия во второй колбе пропорциональна количеству чистого вещества. Вычислим массу части раствора гидрокарбоната натрия, которую ввели в реакцию с раствором серной кислоты:
m_II(р-ра NaHCO₃) = 450,4/0,6 · 0,4 = 300,27 г,
m(CO₂) = ν · M = 0,4 · 44 = 17,6 г.
m_II(конечного р-ра) = m(р-ра HCl) + m_II(р-ра NaHCO₃) − m(CO₂) = 245 + 300,27 − 17,6 = 527,67 г.

Ответим на вопрос задачи и найдем массовую долю серной кислоты:
ω(H₂SO₄) = m_ост.(H₂SO₄)/m_II(конечного р-ра) · 100% = 29,4/527,67 · 100% = 5,57%.

Ответ: 14,83%

Пояснение:

Запишем уравнения протекающих реакций в первой (I) и второй (II) колбах:
AlCl₃ + 3AgNO₃ = Al(NO₃)₃ + 3AgCl           (I)
AlCl₃ + 3NaOH = Al(OH)₃ + 3NaCl               (II)

Вычислим массу сульфата алюминия (y г) в исходном растворе:
53,4 г соли – 153,4 г раствора;
y г соли – 767 г раствора;
y = 267 г.

Вычислим исходное количество хлорида алюминия:
ν(AlCl₃) = m/M = 267/133,5 = 2 моль.

Вычислим количество хлорида серебра, образовавшегося в первой колбе:
ν(AgCl) = m/M = 344,4/143,5 = 2,4 моль.

Вычислим массу и количество гидроксида натрия:
m(NaOH) = m(р-ра NaOH) · w(NaOH)/100% = 960 · 40%/100% = 384 г,  
ν(NaOH) = m/M = 384/40 = 9,6 моль.

Обратим внимание на то, что гидроксид натрия находится в большом избытке относительно хлорида алюминия. Поэтому следует учитывать растворение гидроксида алюминия в растворе щелочи с образованием комплексного соединения:
Al(OH)₃ + NaOH = Na[Al(OH)₄]                  (III)

Рассчитаем количество щелочи, которое необходимо для превращения хлорида алюминия в комплекс.

По уравнению реакции (I) ν(AgCl) = 3ν_I(AlCl₃), следовательно,
ν_I(AlCl₃) = m/M = 2,4/3 = 0,8 моль.

Количество хлорида алюминия, прореагировавшего по второй реакции, составляет:
ν_II(AlCl₃) = ν(AlCl₃) − ν_I(AlCl₃) = 2 – 0,8 = 1,2 моль.

Для образования комплекса необходимо количество NaOH, равное 4ν_II(AlCl₃). Отсюда
ν_III(NaOH) = 1,2 · 3 + 1,2 = 4,8 моль.

Количество щелочи, необходимое для реакции меньше, чем у нас имеется по задаче, гипотеза про образование комплексного соединения верна. Далее вычислим массу хлорида натрия, если
ν(NaCl) = 3ν_II(AlCl₃) = 1,2 · 3 = 3,6 моль,
m(NaCl) = ν · M = 3,6 · 58,5 = 210,6 г.

Масса раствора во второй колбе складывается из масс растворов хлорида алюминия и гидроксида натрия. Осадков и газов в итоге не образовалось, из массы раствора ничего не вычитаем. Обратим внимание на то, что масса раствора хлорида алюминия во второй колбе пропорциональна количеству чистого вещества. Вычислим массу части раствора хлорида алюминия, которую ввели в реакцию с раствором гидроксида натрия:
m_II(р-ра AlCl₃) = m(р-ра AlCl₃) /2 · 1,2 = 767/2 · 1,2 = 460,2 г,
m(конечного р-ра) = m(р-ра NaOH) + m_II(р-ра AlCl₃) = 960 + 460,2 = 1420,2 г.

Ответим на вопрос задачи и найдем массовую долю хлорида натрия:
ω(NaCl) = m(NaCl)/m(конечного р-ра) · 100% = 210,6/1420,2 · 100% = 14,83%.

Ответ: 5,26%

Пояснение:

Запишем уравнения протекающих реакций в первой (I) и второй (II) колбах:
FeSO₄ + 2NH₃ + 2H₂O = Fe(OH)₂ + 2NH₄Cl            (I)
FeSO₄ + BaCl₂ = FeCl₂ + BaSO₄                                    (II)

Вычислим массу сульфата железа (II) (y г) в исходном растворе:
30,4 г соли – 100 г воды;
y г соли – 400 г воды (плотность воды равна 1 г/мл);
y = 121,6 г.

Вычислим количество сульфата железа (II):
ν(FeSO₄) = m/M = 121,6/152 = 0,8 моль.

Вычислим количество гидроксида железа (II):
ν(Fe(OH)₂) = m/M = 27/90 = 0,3 моль.

Вычислим массу и исходное количество хлорида бария:
m(BaCl₂) = m(р-ра) · w(BaCl₂)/100% = 780 · 20%/100% = 156 г,
ν(BaCl₂) = m/M = 156/208 = 0,75 моль.

По уравнению реакции (I) ν(Fe(OH)₂) = ν_I(FeSO₄) = 0,3 моль, следовательно, во второй реакции
ν_II(FeSO₄) = ν(FeSO₄) − ν_I(FeSO₄) = 0,8 – 0,3 = 0,5 моль.

По уравнению реакции (II) ν_II(FeSO₄) = ν_II(BaCl₂) = 0,5 моль.

Вычислим количество вещества и массу оставшегося хлорида бария:
ν_ост.(BaCl₂) = 0,75 – 0,5 = 0,25 моль,
m_ост.(BaCl₂) = ν · M = 0,25 · 208 = 52 г.

Масса раствора во второй колбе складывается из масс растворов сульфата железа (II) и хлорида бария за вычетом осадка сульфата бария. Обратим внимание на то, что масса раствора сульфата железа (II) во второй колбе пропорциональна количеству чистого вещества. Вычислим массу части раствора сульфата железа (II), которую ввели в реакцию с раствором хлорида бария:
m_II(р-ра FeSO₄) = (m(FeSO₄)) + m(FeSO₄))/0,8 · 0,5 = (400 + 121,6)/0,8 · 0,5 = 326 г,
m(BaSO₄) = ν · M = 0,5 · 233 = 116,5 г.
m_II(конечного р-ра) = m(р-ра BaCl₂) + m_II(р-ра FeSO₄) − m(BaSO₄) = 780 + 326 – 116,5 = 989,5 г.

Ответим на вопрос задачи и найдем массовую долю хлорида бария:
ω(BaCl₂) = m_ост.(BaCl₂)/m_II(конечного р-ра) · 100% = 52/989,5 · 100% = 5,26%.

Ответ: 1,43%

Пояснение:

Запишем уравнения протекающих реакций в первой (I) и второй (II) колбах:
CaCl₂ + 2AgNO₃ = Ca(NO₃)₂ + 2AgCl               (I)
CaCl₂ + Na₂CO₃ = CaCO₃ + 2NaCl                (II)

Вычислим массу хлорида кальция (y г) в исходном растворе:
55,5 г соли – 100 г воды;
y г соли – 300 г воды (плотность воды равна 1 г/мл);
y = 166,5 г.

Вычислим исходное количество хлорида кальция:
ν(CaCl₂) = 166,5/111 = 1,5 моль.

Вычислим количество хлорида серебра:
ν(AgCl) = 143,5/143,5 = 1 моль.

Вычислим массу и исходное количество карбоната натрия:
m(Na₂CO₃) = m(р-ра Na₂CO₃) · m(Na₂CO₃)/100% = 1272 · 10%/100% = 127,2 г,
ν(Na₂CO₃) = m/M = 127,2/106 = 1,2 моль.

По уравнению реакции (I) ν(AgCl) = 2ν_I(CaCl₂) = 1 моль, следовательно,
ν_I(CaCl₂) = 1/2 = 0,5 моль,
ν_II(CaCl₂) = ν(CaCl₂) − ν_I(CaCl₂) = 1,5 – 0,5 = 1 моль.

По уравнению реакции (II)
ν_II(CaCl₂) = ν_II(Na₂CO₃) = 1 моль.

Зная ν_II(Na₂CO₃), вычислим массу оставшегося карбоната натрия:
m_ост.(Na₂CO₃) = ν · M = (1,2 − 1) · 106 = 21,2 г.

Масса раствора во второй колбе складывается из масс растворов хлорида кальция и карбоната натрия за вычетом осадка карбоната кальция. Обратим внимание на то, что масса раствора хлорида кальция во второй колбе пропорциональна количеству чистого вещества. Вычислим массу части раствора хлорида кальция, которую ввели в реакцию с раствором карбоната натрия:
m_II(р-ра CaCl₂) = ((m(H₂O) + m(CaCl₂))/1,5 · 1 = (300 + 166,5)/1,5 · 1 = 311 г.

По уравнению реакции (II) ν_II(CaCl₂) = ν(CaCO₃) = 1 моль,
m(CaCO₃) = ν · M = 1 · 100 = 100 г.
m_II(конечного р-ра) = m(р-ра Na₂CO₃) + m_II(р-ра CaCl₂) − m(CaCO₃) = 1272 + 311 − 100 = 1483 г.

Ответим на вопрос задачи и найдем массовую долю карбоната натрия:
ω(Na₂CO₃) = m_ост.(Na₂CO₃)/m_II(конечного р-ра) · 100% = 21,2/1483 · 100% = 1,43%.

Ответ: 22,07%

Пояснение:

Запишем уравнения протекающих реакций в первой (I) и второй (II) колбах:
Fe₂(SO₄)₃ + 3Na₂CO₃ + 3H₂O = 2Fe(OH)₃ + 3Na₂SO₄ + 3CO₂                   (I)
Na₂CO₃ + 2HNO₃ = 2NaNO₃ + CO₂ + H₂O                                                (II)

Вычислим массу карбоната натрия (y г) в исходном растворе:
31,8 г соли – 100 г воды;
y г соли – 400 г воды (плотность воды равна 1 г/мл);
y = 127,2 г.

Вычислим количество карбоната натрия:
ν(Na₂CO₃) = 127,2/106 = 1,2 моль.

Далее обратим внимание на то, что в обеих реакциях соотношение по молям карбоната натрия и углекислого газа одно и то же, равное 1:1. По условию задачи соотношение объемов газов, которые выделились в реакциях (I) и (II), равно 2:1. Тогда пусть в первой реакции выделилось х моль газа, во второй 2х моль. Составим уравнение:
х + 2x = 1,2;
х = 0,4 моль;
следовательно, в первой колбе выделилось 0,4 моль CO₂, во второй колбе – 0,8 моль CO₂.

Количество нитрата натрия находим по стехиометрическому соотношению из второго уравнения:
ν(NaNO₃) = 2ν_II(CO₂) = 0,8 · 2 = 1,6 моль.

Вычислим массу нитрата натрия:
m(NaNO₃) = ν · M = 1,6 · 85 = 136 г.

Масса раствора во второй колбе складывается из масс растворов азотной кислоты и карбоната натрия за вычетом углекислого газа. Обратим внимание на то, что масса раствора карбоната натрия во второй колбе пропорциональна количеству чистого вещества. Вычислим массы углекислого газа и части раствора карбоната натрия, которую ввели в реакцию с азотной кислотой:
m_II(р-ра Na₂CO₃) = (m(H₂O) + m(р-ра Na₂CO₃)/1,2 · 0,8 = (400+127,2)/1,2 · 0,8 = 351,47 г.
m_II(CO₂) = ν · M = 0,8 · 44 = 35,2 г.
m_II(конечного р-ра) = m(р-ра NaNO₃) + m_II(р-ра Na₂CO₃) − m_II(CO₂) = 300 + 351,47 − 35,2 = 616,27 г.

Ответим на вопрос задачи и найдем массовую долю нитрата натрия:
ω(NaNO₃) = m(NaNO₃)/m_II(конечного р-ра) · 100% = 136/616,27 · 100% = 22,07%.

Ответ: 12,56%

Пояснение:

Запишем уравнения протекающих реакций в первой (I) и во второй (II) колбах:
(NH₄)₂SO₃ + 2HNO₃ = (NH₄)₂SO₄ + 2NO₂ + H₂O                  (I)
(NH₄)₂SO₃ + 2HCl = 2NH₄Cl + SO₂ + H₂O                           (II)

Вычислим массу сульфита аммония (y г) в исходном растворе:
58 г соли – 100 г воды;
y г соли – 120 г воды (плотность воды равна 1 г/мл);
y = 69,6 г.

Вычислим количество сульфита аммония:
ν((NH₄)₂SO₃) = m/M = 69,6/116 = 0,6 моль.

Далее обратим внимание на то, что в первой реакции соотношение по молям сульфита аммония и газа равно 1:2, а во второй реакции – 1:1. По условию задачи соотношение объемов газов, которые выделились в реакциях (I) и (II), равно 4:1. Тогда пусть в первой реакции выделилось 4х моль газа, во второй колбе − х моль. Тогда по реакции (I) прореагировало 2x моль сульфита аммония, по реакции (II) – x моль сульфита аммония. Составим уравнение:
х + 2x = 0,6;
х = 0,2 моль сульфита аммония прореагировало во второй колбе,  
2x = 0,4 моль сульфита аммония прореагировало в первой колбе.

Количество хлорида аммония находим по стехиометрическому соотношению из второго уравнения.
По уравнению реакции (II) ν(NH₄Cl) = 2ν_II((NH₄)₂SO₃), следовательно,
ν(NH₄Cl) = 0,2 · 2 = 0,4 моль.

Вычислим массу хлорида аммония:
m(NH₄Cl) = ν · M = 0,4 · 53,5 = 21,4 г.

Масса раствора во второй колбе складывается из масс растворов сульфита аммония и соляной кислоты за вычетом сернистого газа. Обратим внимание на то, что масса раствора сульфита аммония во второй колбе пропорциональна количеству чистого вещества. Вычислим массы сернистого газа и части раствора сульфита аммония, которую ввели в реакцию с соляной кислотой:
m_II(р-ра (NH₄)₂SO₃) = (m(H₂O) + m((NH₄)₂SO₃)/0,6 · 0,2 = (120 + 69,6)/0,6 · 0,2 = 63,2 г,
m(SO₂) = ν · M = 0,2 · 64 = 12,8 г.
m_II(конечного р-ра) = m(р-ра HCl) + m_II(р-ра (NH₄)₂SO₃) − m(SO₂) = 120 + 63,2 − 12,8 = 170,4 г.

Ответим на вопрос задачи и найдем массовую долю хлорида аммония:
ω(NH₄Cl) = m(NH₄Cl)/m_II(конечного р-ра) · 100% = 21,4/170,4 · 100% = 12,56%.