Массовая доля элемента азота в смеси нитрата магния и нитрата серебра составляет 0,1148. При нагревании навески этой смеси до прекращения изменения массы выделилось 3,36 л (н. у.) кислорода. Такую же навеску смеси растворили в 0,4 л воды и добавили 250 мл раствора хлорида калия с массовой долей соли 2,98%. Плотность всех растворов равна 1 г/мл. Рассчитайте массовую долю ионов магния в получившемся растворе. В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения и обозначения искомых физических величин).
(1) 2Mg(NO3)2 = 2MgO + 4NO2 ↑ + O2 ↑
(2) 2AgNO3 = 2Ag + 2NO2 ↑ + O2 ↑
(3) AgNO3 + KCl = AgCl ↓+ KNO3
Пусть в исходной смеси х моль Mg(NO3)2 и y моль AgNO3
тогда n(N) в Mg(NO3)2 = 2х моль, а n(N) в AgNO3 = y моль
m(N) = M • n = 14 • (2x + y) = 28x + 14y г
m(Mg(NO3)2) = M • n = 148x г
m(AgNO3) = M • n = 170y г
m(N) = ω(N) • m(cмеси) ⇒ 28x + 14y = 0,1148 • (148x + 170y)
n(O2) = V : VM = 3,36 : 22,4 = 0,15 моль
n1(O2) = n(Mg(NO3)2) : 2 = 0,5х моль
n2(O2) = n(AgNO3) : 2 = 0,5y моль
n(O2) = 0,5х + 0,5y = 0,15 моль
Составим систему уравнений:
х = 0,1 моль Mg(NO3)2; y = 0,2 моль AgNO3
mисх. (KCl) = ω(KCl) • V ρ = 0,0298 • 250 • 1 = 7,45 г
nисх. (KCl) = m : M = 7,45 : 74,5 = 0,1 моль
n(AgNO3) : 1 = 0,2 : 1 = 0,2 моль > n(KCl) : 1= 0,1 моль ⇒ KCl в недостатке
n(AgCl) = n(KCl) = 0,1 моль
m(AgCl) = n • M = 0,1 • 143,5 = 14,35 г
mконеч. р-ра = m(Mg(NO3)2) + m(AgNO3) + m(H2O) + mр-ра(KCl) − m(AgCl)
mконеч. р-ра = 0,1 • 148 + 0,2 • 170 + 400 • 1 + 250 • 1 − 14,35 = 684,45 г
n(Mg2+) = n(Mg(NO3)2) = 0,1 моль
m(Mg2+) = n M = 0,1 • 24 = 2,4 г
ω(Mg2+) = m(Mg2+) • 100 : mконеч. р-ра = 2,4 • 100 : 684,45 = 0,35%
Максимальный балл: 4
