Шешімі: Растворы и окисление меди
В две колбы налили по 350 г концентрированной азотной кислоты. Затем во вторую колбу добавили 250 г 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, указывая единицы измерения искомых физических величин.
Шешімін қадамдап көрсету
11 қадамВ первой колбе медь реагирует с концентрированной азотной кислотой с образованием бурого газа $\mathrm{NO_2}$:
$$\mathrm{Cu + 4HNO_3 \rightarrow Cu(NO_3)_2 + 2NO_2\uparrow + 2H_2O}$$Во второй колбе образуется бесцветный газ $\mathrm{NO}$:
$$\mathrm{3Cu + 8HNO_3 \rightarrow 3Cu(NO_3)_2 + 2NO\uparrow + 4H_2O}$$При поглощении диоксида азота гидроксидом калия образуются нитрит калия и нитрат калия:
$$\mathrm{2NO_2 + 2KOH \rightarrow KNO_2 + KNO_3 + H_2O}$$Масса атомов водорода в полученном растворе:
$$m(\mathrm{H})=375{,}6\ \mathrm{г}\cdot 0{,}0836=31{,}4\ \mathrm{г}$$Количество вещества атомов водорода и воды:
$$n(\mathrm{H})=\frac{31{,}4}{1}=31{,}4\ \mathrm{моль};\quad n(\mathrm{H_2O})=\frac{31{,}4}{2}=15{,}7\ \mathrm{моль}$$Пусть $n(\mathrm{NO_2})=x$ моль. По уравнению поглощения образуется по $\frac{x}{2}$ моль каждой соли и $\frac{x}{2}$ моль воды. Масса солей равна $\frac{x}{2}\cdot 85+\frac{x}{2}\cdot 101=93x$ г.
$$375{,}6=93x+18\cdot 15{,}7$$Находим количество диоксида азота:
$$375{,}6=93x+282{,}6;\quad x=1{,}00\ \mathrm{моль}$$Объёмы газов равны, поэтому при одинаковых условиях их количества равны: $n(\mathrm{NO})=1{,}00$ моль. По уравнению реакции во второй колбе на 2 моль $\mathrm{NO}$ расходуется 3 моль меди и образуется 3 моль соли.
$$n(\mathrm{Cu})=\frac{3}{2}\cdot 1{,}00=1{,}50\ \mathrm{моль};\quad n(\mathrm{Cu(NO_3)_2})=1{,}50\ \mathrm{моль}$$Масса соли во второй колбе:
$$m(\mathrm{Cu(NO_3)_2})=1{,}50\cdot 187{,}5=281{,}25\ \mathrm{г}$$Масса раствора после реакции равна массе исходных веществ за вычетом массы выделившегося газа:
$$m_{\mathrm{р-ра}}=350+250+1{,}50\cdot 63{,}5-1{,}00\cdot 30=665{,}25\ \mathrm{г}$$Вычисляем массовую долю соли в растворе:
$$w(\mathrm{Cu(NO_3)_2})=\frac{281{,}25}{665{,}25}\cdot 100\%=42{,}3\%$$Массовая доля соли $\mathrm{Cu(NO_3)_2}$ в растворе во второй колбе равна $42{,}3\%$.
Бұл жауап талдау нәтижесінде алынды, бірақ банктің ресми кілтімен тексерілген жоқ — проверьте выкладки, прежде чем заучивать результат.
Где здесь ошибаются
Путают продукты взаимодействия меди с концентрированной и разбавленной азотной кислотой.
Не учитывают, что равенство объёмов газов при одинаковых условиях означает равенство их количеств вещества.
При расчёте массы раствора забывают вычесть массу выделившегося газа.
Используют массу соли в знаменателе вместо общей массы полученного раствора.