Газ, по­лу­чен­ный при вза­и­мо­дей­ствии 8,0 г меди с 60 г 80-процентного рас­тво­ра азот­ной кислоты, про­пу­сти­ли на хо­ло­де через 25 мл 40-процентного рас­тво­ра

Вопрос школьника

Газ, по­лу­чен­ный при вза­и­мо­дей­ствии 8,0 г меди с 60 г 80-процентного рас­тво­ра азот­ной кислоты, про­пу­сти­ли на хо­ло­де через 25 мл 40-процентного рас­тво­ра гид­рок­си­да калия (ρ = 1,4 г/мл). Рас­счи­тай­те мас­со­вые доли ве­ществ в об­ра­зо­вав­шем­ся растворе

Ответ от учителя

Для решения задачи необходимо использовать уравнение реакции между медью и азотной кислотой:

Cu + 4HNO3 → Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O

Молярная масса меди (Cu) равна 63,5 г/моль, молярная масса азотной кислоты (HNO3) равна 63 г/моль.

Масса азотной кислоты, содержащейся в 60 г 80-процентного раствора, равна:

m(HNO3) = 60 г × 0,8 × 0,01 = 4,8 г

Количество меди, участвующей в реакции, равно:

n(Cu) = m(Cu) / M(Cu) = 8,0 г / 63,5 г/моль = 0,126 моль

Согласно уравнению реакции, на 1 моль меди требуется 4 моля азотной кислоты. Таким образом, количество азотной кислоты, необходимое для реакции с 0,126 моль меди, равно:

n(HNO3) = 4 × n(Cu) = 0,504 моль

Масса азотной кислоты, необходимой для реакции, равна:

m(HNO3) = n(HNO3) × M(HNO3) = 0,504 моль × 63 г/моль = 31,7 г

Так как в реакции образуется купрат(II) калия (Cu(NO3)2), то масса купрата(II) калия, образующегося в результате реакции, равна массе меди:

m(Cu(NO3)2) = m(Cu) = 8,0 г

Объем раствора гидроксида калия, через который проходит газ, можно рассчитать по уравнению состояния идеального газа:

V = nRT / P

где n — количество газа, R — универсальная газовая постоянная (8,31 Дж/моль·К), T — температура (принимаем комнатную температуру 25 °C = 298 К), P — давление (принимаем атмосферное давление 101,3 кПа).

n = m / M = 8,0 г / 170 г/моль = 0,047 моль

V = 0,047 моль × 8,31 Дж/моль·К × 298 К / 101,3 кПа = 1,1 л

Масса гидроксида калия, содержащегося в 25 мл 40-процентного раствора, равна:

m(KOH) = V × ρ = 25 мл × 1,4 г/мл = 35 г

Общая масса раствора после реакции равна:

m = m(HNO3) + m(KOH) = 31,7 г + 35 г = 66,7 г

Массовая доля азотной кислоты в растворе равна:

X(HNO3) = m(HNO3) / m = 31,7 г / 66,7 г ≈ 0,475

Массовая доля гидроксида калия в растворе равна:

X(KOH) = m(KOH) / m = 35 г / 66,7 г ≈ 0,525

Таким образом, массовые доли веществ в образовавшемся растворе составляют примерно 47,5% азотной кислоты и 52,5% гидроксида калия.

Избранное