Решение задачи: Определение массовой доли кислоты

Вариант 1 Задание 1 Дано: \(V_1(р-ра) = 50\) мл \(\omega_1 = 50\%\) (или 0,5) \(\rho_1 = 1,31\) г/мл \(V(H_2O) = 235\) мл Найти: \(\omega_2 - ?\) Решение: 1. Найдем массу исходного раствора азотной кислоты: \[m_1(р-ра) = V_1 \cdot \rho_1 = 50 \cdot 1,31 = 65,5 \text{ г}\] 2. Найдем массу чистой азотной кислоты в этом растворе: \[m(HNO_3) = m_1(р-ра) \cdot \omega_1 = 65,5 \cdot 0,5 = 32,75 \text{ г}\] 3. Найдем массу добавленной воды (принимая плотность воды за 1 г/мл): \[m(H_2O) = 235 \text{ г}\] 4. Найдем массу нового раствора: \[m_2(р-ра) = m_1(р-ра) + m(H_2O) = 65,5 + 235 = 300,5 \text{ г}\] 5. Вычислим массовую долю кислоты в полученном растворе: \[\omega_2 = \frac{m(HNO_3)}{m_2(р-ра)} \cdot 100\% = \frac{32,75}{300,5} \cdot 100\% \approx 10,9\%\] Ответ: 10,9% Задание 2 Нитрат свинца (II) \(Pb(NO_3)_2\) — соль, образованная слабым основанием и сильной кислотой. Гидролиз идет по катиону. 1 ступень: Молекулярное уравнение: \[Pb(NO_3)_2 + H_2O \rightleftharpoons PbOHNO_3 + HNO_3\] Полное ионное уравнение: \[Pb^{2+} + 2NO_3^- + H_2O \rightleftharpoons PbOH^+ + NO_3^- + H^+ + NO_3^-\] Сокращенное ионное уравнение: \[Pb^{2+} + H_2O \rightleftharpoons PbOH^+ + H^+\] Реакция среды кислая (\(pH < 7\)). Максимальное значение pH будет на первой ступени гидролиза, так как каждая последующая ступень протекает в значительно меньшей степени, и концентрация ионов водорода, понижающих pH, на первой ступени выше, чем на второй, но в сравнении со второй ступенью, среда на первой менее кислая относительно общего накопления ионов. Однако в химии принято, что подавление гидролиза продуктами первой ступени делает вторую ступень пренебрежимо малой. Максимальный pH (ближе к 7) будет там, где гидролиз идет слабее всего. Задание 3 Дано: \(\omega = 50\%\) (0,5) \(\rho = 1,335\) г/мл \(V_2 = 0,5\) л \(C_M = 0,5\) моль/л \(M(H_3PO_4) = 98\) г/моль Найти: \(V_1(р-ра) - ?\) Решение: 1. Найдем количество вещества кислоты в конечном растворе: \[n = C_M \cdot V_2 = 0,5 \cdot 0,5 = 0,25 \text{ моль}\] 2. Найдем массу чистой кислоты: \[m(H_3PO_4) = n \cdot M = 0,25 \cdot 98 = 24,5 \text{ г}\] 3. Найдем массу 50%-ного раствора: \[m_1(р-ра) = \frac{m(H_3PO_4)}{\omega} = \frac{24,5}{0,5} = 49 \text{ г}\] 4. Найдем объем этого раствора: \[V_1 = \frac{m_1(р-ра)}{\rho} = \frac{49}{1,335} \approx 36,7 \text{ мл}\] Ответ: 36,7 мл Задание 4 1. Нитрит аммония \(NH_4NO_2\) (слабое основание и слабая кислота): \[NH_4NO_2 + H_2O \rightleftharpoons NH_4OH + HNO_2\] \[NH_4^+ + NO_2^- + H_2O \rightleftharpoons NH_3 \cdot H_2O + HNO_2\] Среда близка к нейтральной (зависит от констант диссоциации). 2. Нитрат натрия \(NaNO_3\) (сильное основание и сильная кислота): Гидролизу не подвергается. Среда нейтральная (\(pH = 7\)). 3. Нитрат аммония \(NH_4NO_3\) (слабое основание и сильная кислота): \[NH_4NO_3 + H_2O \rightleftharpoons NH_4OH + HNO_3\] \[NH_4^+ + H_2O \rightleftharpoons NH_3 \cdot H_2O + H^+\] Среда кислая (\(pH < 7\)). Ряд по мере увеличения pH (от кислой к нейтральной): \(NH_4NO_3\) (кислая) < \(NH_4NO_2\) (слабокислая/нейтральная) < \(NaNO_3\) (нейтральная). Задание 5 Уравнение реакции: \[3P + 5HNO_3 + 2H_2O \rightarrow 3H_3PO_4 + 5NO\] Электронный баланс: \[P^0 - 5e^- \rightarrow P^{+5} \mid 3 \text{ (восстановитель, окисление)}\] \[N^{+5} + 3e^- \rightarrow N^{+2} \mid 5 \text{ (окислитель, восстановление)}\] Коэффициенты: Перед \(P\) и \(H_3PO_4\) ставим 3. Перед \(HNO_3\) и \(NO\) ставим 5. Проверяем водород: слева \(5 + 4 = 9\), справа \(3 \cdot 3 = 9\). Проверяем кислород: слева \(15 + 2 = 17\), справа \(12 + 5 = 17\). Окислитель: \(HNO_3\) (за счет \(N^{+5}\)). Восстановитель: \(P\) (фосфор).