Вопрос школьника
Какой объём 96% серной кислоты (плотность 1,84 г/мл) необходим для растворения 120 г смеси меди и оксида меди (II), если при обработке 2 г этой смеси азотной кислотой выделилось 0,448 л (н.у.) оксида азота (IV)?
Ответ от учителя
Для растворения 120 г смеси меди и оксида меди (II) необходимо использовать серную кислоту, так как она является достаточно сильным окислителем и способна растворять металлы.
Для решения задачи необходимо определить количество меди в смеси, так как именно она будет растворяться в серной кислоте. Массовая доля меди в смеси может быть определена по формуле:
массовая доля меди = масса меди / масса смеси
Масса меди может быть определена из уравнения реакции меди с азотной кислотой:
Cu + 4HNO3 → Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O
Молярная масса Cu(NO3)2 = 187,56 г/моль
Молярная масса Cu = 63,55 г/моль
Масса меди, содержащейся в 2 г смеси, может быть определена по количеству выделившегося оксида азота (IV):
n(NO2) = V(STP) / Vm(STP) = 0,448 л / 22,4 л/моль = 0,02 моль
n(Cu) = n(NO2) / 2 = 0,01 моль
m(Cu) = n(Cu) * M(Cu) = 0,01 моль * 63,55 г/моль = 0,6355 г
Таким образом, массовая доля меди в смеси равна:
массовая доля меди = 0,6355 г / 120 г = 0,0053
Для растворения меди в серной кислоте необходимо использовать соотношение:
Cu + 2H2SO4 → CuSO4 + SO2 + 2H2O
Молярная масса CuSO4 = 159,61 г/моль
Молярная масса Cu = 63,55 г/моль
Для растворения 1 моль меди необходимо использовать 1 моль серной кислоты. Таким образом, для растворения меди в массе 0,6355 г необходимо использовать:
n(Cu) = m(Cu) / M(Cu) = 0,6355 г / 63,55 г/моль = 0,01 моль
n(H2SO4) = n(Cu) = 0,01 моль
m(H2SO4) = n(H2SO4) * M(H2SO4) = 0,01 моль * 98,08 г/моль = 0,9808 г
Таким образом, для растворения 120 г смеси меди и оксида меди (II) необходимо использовать:
m(H2SO4) = m(Cu) / массовая доля меди = 0,6355 г / 0,0053 = 119,72 г
Ответ: для растворения 120 г смеси меди и оксида меди (II) необходимо использовать 119,72 г 96% серной кислоты.
