700 г концентрированного раствора азотной кислоты разлили поровну в две колбы, затем в одну из колб добавили 250 мл воды. В каждой колбе растворили по кусочку меди. При этом объём бурого газа, выделившегося в первой колбе, оказался равным объёму бесцветного газа, выделившегося во второй колбе. (Считать, что в результате реакций в каждой из колб образовался только один из газов.) Газ, выделившийся в первой колбе, поглотили раствором гидроксида калия. При этом все вещества прореагировали полностью и образовалось 375,6 г раствора с массовой долей атомов водорода 8,36 %. Вычислите массовую долю соли в растворе, полученном после растворения меди во второй колбе.
В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).
1) Cu
2) 3Cu
3) 2NO2
Уравнения реакций составлены верно и соответствуют условию.
Определение количества NO2:
m(H) = m(р-ра) / 100 % · ω(H) = 375,6 / 100 % · 8,36 % = 31,4 г
n(H) = m(H) / M(H) = 31,4 / 1 = 31,4 моль
KNO2 и KNO3 не содержат атомов водорода, значит все атомы водорода в конечном растворе входят в состав H2O
n(H2O) = n(H) / 2 = 31,4 / 2 = 15,7 моль
m(H2O) = n(H2O) · M(H2O) = 15,7 · 18 = 282,6 г
m(KNO2 и KNO3) = m(р-ра) - m(H2O) = 375,6 - 282,6 = 93 г
m(KNO2) + m(KNO3) = m(KNO2 и KNO3)
n(KNO2) · M(KNO2) + n(KNO3) · M(KNO3) = m(KNO2 и KNO3)
n(KNO2) · 85 + n(KNO3) · 101 = 93 г
n(KNO2) = n(NO2) / 2 · 1 = n(NO2) / 2
n(KNO3) = n(NO2) / 2 · 1 = n(NO2) / 2
93 = n(NO2) / 2 · 85 + n(NO2) / 2 · 101
93 = n(NO2) · 93
n(NO2) = 1 моль
Расчёт массы Cu(NO3)2 во второй колбе:
V(NO) = V(NO2)
n(NO) · Vm = n(NO2) · Vm
n(NO) = n(NO2) = 1 моль
n(Cu(NO3)2) = n(Cu) = 1,5 моль
m(Cu(NO3)2) = n(Cu(NO3)2) · M(Cu(NO3)2) = 1,5 · 188 = 282 г
Нахождение массовой доли Cu(NO3)2 во второй колбе:
m(NO) = n(NO) · M(NO) = 1 · 30 = 30 г
n(Cu) = n(NO) / 2 · 3 = 1 / 2 · 3 = 1,5 моль
m(Cu) = n(Cu) · M(Cu) = 1,5 · 64 = 96 г
Поскольку исходный раствор HNO3 разлили поровну в две колбы, значит во вторую колбу попала половина этого раствора.
m(р-ра HNO3 во 2 колбе) = m(исх. р-ра HNO3) / 2 = 700 / 2 = 350 г
Поскольку в первой колбе выделялся NO2, а во второй колбе выделялся NO, значит водой был разбавлен раствор HNO3 именно во второй колбе.
m(H2O добав.) = V(H2O добав.) · ρ(H2O) = 250 · 1 = 250 г
m(конечного р-ра) = m(р-ра HNO3 во 2 колбе) + m(H2O добав.) + m(Cu) - m(NO) = 350 + 250 + 96 - 30 = 666 г
ω(Cu(NO3)2) = m(Cu(NO3)2) / m(конечного р-ра) · 100 % = 282 / 666 · 100 % = 42,34 %
Ход решения изложен логично и последовательно.
Верно произведены вычисления.
Ответ: ω(Cu(NO3)2) = 42,34 %
Получен правильный ответ.