Question

На 21,6 г серебра подействовали 68%-ным раствором азотной кислоты, масса которого 600 г. Полученный при этом газ пропустили через 300 г 10%-ного холодного раствора гидроксида натрия. Рассчитайте массовые доли веществ в полученном растворе. В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения и обозначения искомых физических величин).

Accepted Answer

Answer

Идея решения: определить реагент в недостатке в каждой реакции, затем по стехиометрии найти массы образовавшихся и оставшихся веществ, вычислить их массовые доли в конечном растворе. **Уравнения реакций:** $$\ce{Ag + 2HNO3 -> AgNO3 + NO2 + H2O}$$ $$\ce{2NO2 + 2NaOH -> NaNO2 + NaNO3 + H2O}$$ **Расчёты:** Количество вещества серебра: $$n(\ce{Ag}) = \frac{m(\ce{Ag})}{M(\ce{Ag})} = \frac{21{,}6}{108} = 0{,}2 ext{ моль}$$ Масса азотной кислоты в растворе: $$m(\ce{HNO3}) = m_{ ext{р-ра}} \cdot \omega(\ce{HNO3}) = 600 \cdot 0{,}68 = 408 ext{ г}$$ Количество вещества азотной кислоты: $$n(\ce{HNO3}) = \frac{m(\ce{HNO3})}{M(\ce{HNO3})} = \frac{408}{63} = 6{,}5 ext{ моль}$$ Определение реагента в недостатке в первой реакции. Сравним отношения молей к коэффициентам: $$\frac{n(\ce{Ag})}{1} : \frac{n(\ce{HNO3})}{2} = 0{,}2 : 3{,}25$$ Так как $0{,}2 < 3{,}25$, серебро находится в недостатке. Расчёты ведём по $\ce{Ag}$. Количество вещества образовавшегося диоксида азота: $$n(\ce{NO2}) = n(\ce{Ag}) = 0{,}2 ext{ моль}$$ Масса гидроксида натрия в растворе: $$m(\ce{NaOH}) = m_{ ext{р-ра}} \cdot \omega(\ce{NaOH}) = 300 \cdot 0{,}1 = 30 ext{ г}$$ Количество вещества гидроксида натрия: $$n(\ce{NaOH}) = \frac{m(\ce{NaOH})}{M(\ce{NaOH})} = \frac{30}{40} = 0{,}75 ext{ моль}$$ Определение реагента в недостатке во второй реакции: $$\frac{n(\ce{NO2})}{2} : \frac{n(\ce{NaOH})}{2} = 0{,}1 : 0{,}375$$ Так как $0{,}1 < 0{,}375$, диоксид азота находится в недостатке. Расчёты ведём по $\ce{NO2}$. Количество вещества нитрата натрия: $$n(\ce{NaNO3}) = \frac{n(\ce{NO2})}{2} = \frac{0{,}2}{2} = 0{,}1 ext{ моль}$$ Масса нитрата натрия: $$m(\ce{NaNO3}) = n(\ce{NaNO3}) \cdot M(\ce{NaNO3}) = 0{,}1 \cdot 85 = 8{,}5 ext{ г}$$ Количество вещества нитрита натрия: $$n(\ce{NaNO2}) = \frac{n(\ce{NO2})}{2} = \frac{0{,}2}{2} = 0{,}1 ext{ моль}$$ Масса нитрита натрия: $$m(\ce{NaNO2}) = n(\ce{NaNO2}) \cdot M(\ce{NaNO2}) = 0{,}1 \cdot 69 = 6{,}9 ext{ г}$$ Количество вещества прореагировавшего гидроксида натрия: $$n_{ ext{прореаг.}}(\ce{NaOH}) = n(\ce{NO2}) = 0{,}2 ext{ моль}$$ Количество вещества оставшегося гидроксида натрия: $$n_{ ext{ост.}}(\ce{NaOH}) = n(\ce{NaOH}) - n_{ ext{прореаг.}}(\ce{NaOH}) = 0{,}75 - 0{,}2 = 0{,}55 ext{ моль}$$ Масса оставшегося гидроксида натрия: $$m_{ ext{ост.}}(\ce{NaOH}) = n_{ ext{ост.}}(\ce{NaOH}) \cdot M(\ce{NaOH}) = 0{,}55 \cdot 40 = 22 ext{ г}$$ Масса диоксида азота: $$m(\ce{NO2}) = n(\ce{NO2}) \cdot M(\ce{NO2}) = 0{,}2 \cdot 46 = 9{,}2 ext{ г}$$ Масса конечного раствора: $$m_{ ext{конечн.}}( ext{р-ра}) = m(\ce{NO2}) + m_{ ext{р-ра}}(\ce{NaOH}) = 9{,}2 + 300 = 309{,}2 ext{ г}$$ Массовая доля нитрита натрия: $$\omega(\ce{NaNO2}) = \frac{m(\ce{NaNO2})}{m_{ ext{конечн.}}( ext{р-ра})} = \frac{6{,}9}{309{,}2} = 0{,}0223 = 2{,}23\%$$ Массовая доля нитрата натрия: $$\omega(\ce{NaNO3}) = \frac{m(\ce{NaNO3})}{m_{ ext{конечн.}}( ext{р-ра})} = \frac{8{,}5}{309{,}2} = 0{,}0275 = 2{,}75\%$$ Массовая доля оставшегося гидроксида натрия: $$\omega_{ ext{ост.}}(\ce{NaOH}) = \frac{m_{ ext{ост.}}(\ce{NaOH})}{m_{ ext{конечн.}}( ext{р-ра})} = \frac{22}{309{,}2} = 0{,}0712 = 7{,}12\%$$

Задание №34Расчётные задачиЕГЭ по химии