Какова концентрация соли в исходном растворе нитрата свинца(II), если к 150 г раствора добавили избыток сульфида

Тема: Решение задачи на определение концентрации соли в исходном растворе.

Инструкция: Для решения данной задачи необходимо использовать стехиометрическое соотношение реакции между нитратом свинца(II) и сульфидом натрия. Рассмотрим данную реакцию:

Pb(NO3)2 + Na2S → PbS + 2NaNO3

Из данного соотношения следует, что одна молекула нитрата свинца(II) реагирует с одной молекулой сульфида натрия, образуя одну молекулу сульфида свинца(II) и две молекулы нитрата натрия.

Поскольку в задаче говорится, что выпавший осадок (сульфид свинца(II)) отфильтровали и растворили в концентрированной азотной кислоте, то можно сделать вывод, что осадок полностью растворился.

Далее, в задаче сказано, что среди продуктов реакции образовалось 8,96 л оксида азота(II) и сульфата свинца(II). Образование оксида азота(II) говорит о том, что сульфид свинца(II) был полностью окислен до сульфата свинца(II).

Теперь можно перейти к решению задачи:

1. Найдем количество молекул оксида азота(II). Для этого воспользуемся уравнением состояния идеального газа: PV = nRT, где P - давление газа, V - его объем, n - количество молекул газа, R - универсальная газовая постоянная, T - температура в Кельвинах. Возьмем P = 1 атм, V = 8,96 л, R = 0,0821 атм·л/(моль·К), T = 273 К.

n = PV / RT = (1 атм * 8,96 л) / (0,0821 атм·л/(моль·К) * 273 К) ≈ 0,371 моль

2. Поскольку оксид азота(II) образуется в равных количествах с сульфатом свинца(II), то количество молекул сульфата свинца(II) также равно 0,371 моля.

3. Расчет массы сульфата свинца(II):
m = n * M,
где m - масса вещества, n - количество вещества в молях, M - молярная масса вещества.

M(SO4Pb) = M(Pb) + 4 * M(O) + M(S) = 207,2 г/моль + 4 * 16 г/моль + 32,07 г/моль = 343,27 г/моль.

m = n * M = 0,371 моль * 343,27 г/моль ≈ 127,32 г.

Таким образом, концентрация сульфата свинца(II) (и, следовательно, концентрация исходного раствора нитрата свинца(II)) составляет примерно 127,32 г на 150 г раствора.

Пример использования: Найдите концентрацию сернокислого свинца(II) в исходном растворе, если к 250 г раствора добавили избыток сульфида калия, а выпавший осадок отфильтровали и растворили в концентрированной азотной кислоте, при этом среди продуктов реакции образовалось 12,8 л оксида азота(II) и сульфата свинца(II).

Совет: Для более понятного решения задачи по стехиометрии, рекомендуется внимательно изучить соотношение между реагентами и продуктами реакции, а также основные понятия молекулы, атомы, молярная масса и количество вещества.

Упражнение: При реакции между хлоридом кальция и сульфатом натрия образуется нерастворимый осадок сульфата кальция. Найдите массу осадка, полученного при реакции 50 г хлорида кальция с избытком сульфата натрия.