Вопрос школьника
Карбонат калия массой 25 г сплавили с оксидом алюминия массой 10,2 г. Образовавшийся плав растворили в 400 мл азотной кислоты с массовой долей 15% (плотность 1,05 г/мл). Определите массовую долю азотной кислоты в полученном растворе.
Ответ от учителя
Для решения задачи необходимо использовать химические уравнения реакций и законы сохранения массы и количества веществ.
1. Найдем количество вещества карбоната калия и оксида алюминия:
n(K2CO3) = m(K2CO3) / M(K2CO3) = 25 г / 138 г/моль = 0,181 моль
n(Al2O3) = m(Al2O3) / M(Al2O3) = 10,2 г / 102 г/моль = 0,1 моль
2. Найдем, какие вещества образуются при реакции:
K2CO3 + Al2O3 → KAlO2 + CO2
3. Найдем количество вещества полученного продукта:
n(KAlO2) = min(n(K2CO3), n(Al2O3)) = 0,1 моль
4. Найдем массу полученного продукта:
m(KAlO2) = n(KAlO2) * M(KAlO2) = 0,1 моль * 82 г/моль = 8,2 г
5. Растворим полученный продукт в азотной кислоте:
m(раствор) = m(KAlO2) + m(HNO3) = 8,2 г + m(HNO3)
6. Найдем количество азотной кислоты в растворе:
m(HNO3) = m(раствор) — m(KAlO2) = 8,2 г — 0,1 моль * 63 г/моль = 1,6 г
n(HNO3) = m(HNO3) / M(HNO3) = 1,6 г / 63 г/моль = 0,025 моль
7. Найдем массовую долю азотной кислоты в растворе:
m(раствор) = V(раствор) * ρ(раствор) = 400 мл * 1,05 г/мл = 420 г
m(HNO3) / m(раствор) * 100% = 1,6 г / 420 г * 100% = 0,38%
Ответ: массовая доля азотной кислоты в полученном растворе составляет 0,38%.
