1) Если равны массовые доли веществ в одном растворе, то равны и их массы. Обозначим массы ионов магния, кальция, калия и хлорид-ионов через х и выразим их количества вещества:
n(Mg2+) = х / 24 = 0,0417х;
n(Са2+) = х / 40 = 0,025х;
n(К +) = х / 39 = 0,0256х;
n(Cl -) = х / 35,5 = 0,0282х.
Из полученных значений видно, что ни одна из исходных солей не могла быть хлоридом, следовательно, кислотой была HCl, а солями были бромид, иодид и, судя по выделению сероводорода, сульфид или гидросульфид. Сравнивая количества вещества ионов металлов с количеством вещества ионов хлора, и учитывая кислотность полученного раствора (HCl должна быть в избытке по отношению к сульфиду или гидросульфиду), можно сделать вывод, что одной из солей был гидросульфид или сульфид калия. Ионов магния в растворе больше, чем ионов кальция, поэтому двумя другими солями были бромид магния и иодид кальция. Задача имеет два решения – одно, если соль была гидросульфидом и второе, если соль была сульфидом. Ниже приводится решение для гидросульфида.
2) Определяем х. Для этого выражаем через х массы солей и приравниваем их сумму общей массе.
m(KHS) = 0,0256хּ 72 = 1,84х;
m(MgBr2) = 0,0417хּ 184 = 7,67х;
m(CaI2) = 0,025хּ 294 = 7,35х.
1,84х + 7,67х + 7,35х = 40; 16,86х = 40; х = 2,37 г.
3) Находим количества вещества исходных соединений, записываем уравнение реакции и находим количества веществ в конечном растворе:
n(KHS) = 0,0256х = 0,0256ּ 2,37 = 0,0607 моль;
n(MgBr2) = 0,0417х = 0,0417ּ 2,37 = 0,0988 моль;
m(CaI2) = 0,025х = 0,025ּ 2,37 = 0,0593 моль:
n(HCl) = 0,0282х = 0,0282ּ 2,37 = 0,0668 моль.
Было: 0,0607 0,0668
KHS + HCl -> KCl + H2S + (HCl)
Прореагировало: 0,0607 0,0607 стало: 0,0607 0,0607 0,0061
4) Находим объем конечного раствора и рассчитываем молярные концентрации веществ в нем:
m(раствора HCl) = 0,0668ּ 36,5 / 0,15 = 16,3 г.
m(конечного раствора) = 250 + 40 + 16,3 – 0,0607ּ 34 = 304,2 г.
V(конечного раствора) = 304,2 / 1,05 = 290 мл = 0,29 л.
С(MgBr2) = 0,0988 / 0,29 = 0,341 моль/л.
С(CaI2) = 0,0593 / 0,29 = 0,204 моль/л.
С(HCl) = 0,0061 / 0,29 = 0,021 моль/л.
С(KCl) = 0,0607 / 0,29 = 0,209 моль/л.
Ответ: С(MgBr2) = 0,341 моль/л; С(CaI2) = 0,204 моль/л; С(HCl) = 0,021 моль/л; С(KCl) = 0,209 моль/л.
n(Mg2+) = х / 24 = 0,0417х;
n(Са2+) = х / 40 = 0,025х;
n(К +) = х / 39 = 0,0256х;
n(Cl -) = х / 35,5 = 0,0282х.
Из полученных значений видно, что ни одна из исходных солей не могла быть хлоридом, следовательно, кислотой была HCl, а солями были бромид, иодид и, судя по выделению сероводорода, сульфид или гидросульфид. Сравнивая количества вещества ионов металлов с количеством вещества ионов хлора, и учитывая кислотность полученного раствора (HCl должна быть в избытке по отношению к сульфиду или гидросульфиду), можно сделать вывод, что одной из солей был гидросульфид или сульфид калия. Ионов магния в растворе больше, чем ионов кальция, поэтому двумя другими солями были бромид магния и иодид кальция. Задача имеет два решения – одно, если соль была гидросульфидом и второе, если соль была сульфидом. Ниже приводится решение для гидросульфида.
2) Определяем х. Для этого выражаем через х массы солей и приравниваем их сумму общей массе.
m(KHS) = 0,0256хּ 72 = 1,84х;
m(MgBr2) = 0,0417хּ 184 = 7,67х;
m(CaI2) = 0,025хּ 294 = 7,35х.
1,84х + 7,67х + 7,35х = 40; 16,86х = 40; х = 2,37 г.
3) Находим количества вещества исходных соединений, записываем уравнение реакции и находим количества веществ в конечном растворе:
n(KHS) = 0,0256х = 0,0256ּ 2,37 = 0,0607 моль;
n(MgBr2) = 0,0417х = 0,0417ּ 2,37 = 0,0988 моль;
m(CaI2) = 0,025х = 0,025ּ 2,37 = 0,0593 моль:
n(HCl) = 0,0282х = 0,0282ּ 2,37 = 0,0668 моль.
Было: 0,0607 0,0668
KHS + HCl -> KCl + H2S + (HCl)
Прореагировало: 0,0607 0,0607 стало: 0,0607 0,0607 0,0061
4) Находим объем конечного раствора и рассчитываем молярные концентрации веществ в нем:
m(раствора HCl) = 0,0668ּ 36,5 / 0,15 = 16,3 г.
m(конечного раствора) = 250 + 40 + 16,3 – 0,0607ּ 34 = 304,2 г.
V(конечного раствора) = 304,2 / 1,05 = 290 мл = 0,29 л.
С(MgBr2) = 0,0988 / 0,29 = 0,341 моль/л.
С(CaI2) = 0,0593 / 0,29 = 0,204 моль/л.
С(HCl) = 0,0061 / 0,29 = 0,021 моль/л.
С(KCl) = 0,0607 / 0,29 = 0,209 моль/л.
Ответ: С(MgBr2) = 0,341 моль/л; С(CaI2) = 0,204 моль/л; С(HCl) = 0,021 моль/л; С(KCl) = 0,209 моль/л.