Вопрос школьника
Газ, выделившийся при взаимодействии 3,2 г меди с 100 мл 60%-ной азотной кислоты (плотностью 1,4 г/мл), растворили в 100 г 15%-ного раствора гидроксида натрия. Рассчитайте суммарную массовую долю солей в полученном растворе
Ответ от учителя
При взаимодействии меди с азотной кислотой происходит реакция:
3Cu + 8HNO3 → 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O
Таким образом, образуется азот оксид, который является газом и выделяется в результате реакции. Масса газа можно рассчитать по уравнению состояния идеального газа:
PV = nRT
где P — давление газа, V — его объем, n — количество вещества газа, R — универсальная газовая постоянная, T — температура газа.
Для расчета количества газа необходимо знать его давление и объем. Объем газа можно рассчитать по объему реакционной смеси, который равен 100 мл = 0,1 л. Давление газа можно считать атмосферным, так как реакция происходит при обычных условиях температуры и давления.
Таким образом, количество газа можно рассчитать по уравнению:
n = PV/RT
где P = 1 атм, V = 0,1 л, R = 0,0821 л·атм/(моль·К), T = 293 К.
n = (1 атм × 0,1 л)/(0,0821 л·атм/(моль·К) × 293 К) ≈ 0,004 моль
Масса газа можно рассчитать по его молярной массе:
m = n × M
где M — молярная масса газа. Для азотного оксида M = 30 г/моль.
m = 0,004 моль × 30 г/моль ≈ 0,12 г
Таким образом, выделившийся газ имеет массу около 0,12 г.
Далее, этот газ растворили в 100 г 15%-ного раствора гидроксида натрия. Массовая доля гидроксида натрия в растворе равна 15%, то есть в 100 г раствора содержится 15 г гидроксида натрия. Массовая доля солей в растворе можно рассчитать по формуле:
массовая доля солей = масса солей/(масса солей + масса растворителя) × 100%
Масса растворителя равна 100 г — 0,12 г = 99,88 г.
Масса солей в растворе равна массе гидроксида натрия, так как других солей в растворе нет.
массовая доля солей = 15 г/(15 г + 99,88 г) × 100% ≈ 13,1%
Таким образом, суммарная массовая доля солей в полученном растворе составляет около 13,1%.
