Решение: Массовая доля соляной кислоты
При нагревании образца нитрата меди(II) массой 94 г часть вещества разложилась. При этом выделилось 11,2 л (в пересчёте на н.у.) смеси газов. К полученному твёрдому остатку добавили 292 г 10%-ного раствора соляной кислоты. Определите массовую долю соляной кислоты в полученном растворе.
В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления, указывая единицы измерения искомых физических величин.
Решение по шагам
13 шаговПри нагревании нитрат меди(II) разлагается с образованием оксида меди(II), диоксида азота и кислорода:
$$2\mathrm{Cu(NO_3)_2} \xrightarrow{t} 2\mathrm{CuO} + 4\mathrm{NO_2} + \mathrm{O_2}$$Определим общее количество выделившихся газов при н.у.:
$$n_{\text{газов}}=\frac{V}{V_{\mathrm{m}}}=\frac{11{,}2\ \mathrm{л}}{22{,}4\ \mathrm{л/моль}}=0{,}5\ \mathrm{моль}$$Согласно уравнению реакции из 2 моль нитрата меди(II) образуется 5 моль газов. Поэтому количество разложившегося нитрата меди(II) равно:
$$n\bigl(\mathrm{Cu(NO_3)_2}\bigr)_{\text{разл.}}=0{,}5\cdot\frac{2}{5}=0{,}2\ \mathrm{моль}$$Количество образовавшегося оксида меди(II) равно количеству разложившегося нитрата меди(II):
$$n(\mathrm{CuO})=0{,}2\ \mathrm{моль}$$Оксид меди(II) реагирует с соляной кислотой:
$$\mathrm{CuO}+2\mathrm{HCl}\rightarrow\mathrm{CuCl_2}+\mathrm{H_2O}$$Количество соляной кислоты, израсходованной на реакцию с оксидом меди(II):
$$n(\mathrm{HCl})_{\text{расх.}}=2n(\mathrm{CuO})=2\cdot0{,}2=0{,}4\ \mathrm{моль}$$В исходном растворе содержится соляная кислота массой:
$$m(\mathrm{HCl})_{\text{исх.}}=292\cdot0{,}10=29{,}2\ \mathrm{г}$$Масса соляной кислоты, израсходованной в реакции:
$$m(\mathrm{HCl})_{\text{расх.}}=nM=0{,}4\cdot36{,}5=14{,}6\ \mathrm{г}$$Масса соляной кислоты, оставшейся в растворе:
$$m(\mathrm{HCl})_{\text{ост.}}=29{,}2-14{,}6=14{,}6\ \mathrm{г}$$Определим массу твёрдого остатка. Из 0,2 моль нитрата меди(II) образуется 0,4 моль диоксида азота и 0,1 моль кислорода. Масса выделившихся газов:
$$m_{\text{газов}}=0{,}4\cdot46+0{,}1\cdot32=21{,}6\ \mathrm{г}$$Масса твёрдого остатка:
$$m_{\text{остатка}}=94-21{,}6=72{,}4\ \mathrm{г}$$Масса полученного раствора равна сумме масс твёрдого остатка и добавленного раствора соляной кислоты:
$$m_{\text{раствора}}=72{,}4+292=364{,}4\ \mathrm{г}$$Массовая доля соляной кислоты в полученном растворе:
$$\omega(\mathrm{HCl})=\frac{14{,}6}{364{,}4}\cdot100\%=4{,}0\%$$Массовая доля соляной кислоты в полученном растворе составляет 4,0%.
Этот ответ получен в разборе, но не сверен с официальным ключом из банка — проверьте выкладки, прежде чем заучивать результат.
Где здесь ошибаются
Не учитывать, что при разложении нитрата меди(II) образуется смесь диоксида азота и кислорода.
Считать, что весь нитрат меди(II) разложился.
Не учитывать массу твёрдого остатка при расчёте массы конечного раствора.
Использовать массу исходного раствора вместо массы полученного раствора.
Ошибочно считать, что нитрат меди(II) в твёрдом остатке расходует соляную кислоту.