Question

При нагревании образца нитрата меди(II) часть вещества разложилась. При этом выделилось 5,6 л (в пересчёте на н.у.) смеси газов. Масса твёрдого остатка составила 26,8 г. К этому остатку последовательно добавили 50 мл воды и 10%-ный раствор гидроксида натрия в количестве, необходимом для полного осаждения ионов меди. Определите массовую долю нитрата натрия в образовавшемся 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: найти количество вещества разложившегося нитрата меди по объёму выделившихся газов, определить состав твёрдого остатка, затем рассчитать массовую долю образовавшегося нитрата натрия в конечном растворе.

**Уравнения реакций:**

$$\ce{2Cu(NO3)2 ->[t] 2CuO + 4NO2 ^ + O2 ^}$$

$$\ce{Cu(NO3)2 + 2NaOH -> Cu(OH)2 v + 2NaNO3}$$

**Расчёты:**

1) Вычислим количество вещества газовой смеси:

$$n_{	ext{смеси}} = \frac{V_{	ext{смеси}}}{V_m} = \frac{5{,}6}{22{,}4} = 0{,}25 	ext{ моль}$$

2) Определим количество кислорода. Пусть $n_{\ce{O2}} = x$ моль, тогда $n_{\ce{NO2}} = 4x$ моль (из стехиометрии реакции разложения):

$$n_{	ext{смеси}} = n_{\ce{O2}} + n_{\ce{NO2}}$$
$$0{,}25 = x + 4x$$
$$x = 0{,}05 	ext{ моль}$$

Следовательно, $n_{\ce{O2}} = 0{,}05$ моль.

3) Найдём количество вещества оксида меди(II):

$$n_{\ce{CuO}} = 2n_{\ce{O2}} = 2 \cdot 0{,}05 = 0{,}1 	ext{ моль}$$

4) Вычислим массу оксида меди(II):

$$m_{\ce{CuO}} = n_{\ce{CuO}} \cdot M_{\ce{CuO}} = 0{,}1 \cdot 80 = 8 	ext{ г}$$

5) Определим массу нитрата меди(II) в остатке:

$$m_{\ce{Cu(NO3)2}} = m_{	ext{остатка}} - m_{\ce{CuO}} = 26{,}8 - 8 = 18{,}8 	ext{ г}$$

6) Найдём количество вещества нитрата меди(II):

$$n_{\ce{Cu(NO3)2}} = \frac{m_{\ce{Cu(NO3)2}}}{M_{\ce{Cu(NO3)2}}} = \frac{18{,}8}{188} = 0{,}1 	ext{ моль}$$

7) Вычислим количество вещества гидроксида натрия, необходимого для осаждения:

$$n_{\ce{NaOH}} = 2n_{\ce{Cu(NO3)2}} = 2 \cdot 0{,}1 = 0{,}2 	ext{ моль}$$

8) Найдём массу гидроксида натрия:

$$m_{\ce{NaOH}} = n_{\ce{NaOH}} \cdot M_{\ce{NaOH}} = 0{,}2 \cdot 40 = 8 	ext{ г}$$

9) Определим массу раствора гидроксида натрия:

$$m_{	ext{р-ра NaOH}} = \frac{m_{\ce{NaOH}}}{\omega_{\ce{NaOH}}} = \frac{8}{0{,}1} = 80 	ext{ г}$$

10) Вычислим массу образовавшегося нитрата натрия:

$$n_{\ce{NaNO3}} = n_{\ce{NaOH}} = 0{,}2 	ext{ моль}$$
$$m_{\ce{NaNO3}} = n_{\ce{NaNO3}} \cdot M_{\ce{NaNO3}} = 0{,}2 \cdot 85 = 17 	ext{ г}$$

11) Найдём массу воды:

$$m_{\ce{H2O}} = ho_{\ce{H2O}} \cdot V_{\ce{H2O}} = 1 \cdot 50 = 50 	ext{ г}$$

12) Определим массу осадка гидроксида меди(II):

$$n_{\ce{Cu(OH)2}} = n_{\ce{Cu(NO3)2}} = 0{,}1 	ext{ моль}$$
$$m_{\ce{Cu(OH)2}} = n_{\ce{Cu(OH)2}} \cdot M_{\ce{Cu(OH)2}} = 0{,}1 \cdot 98 = 9{,}8 	ext{ г}$$

13) Вычислим массу конечного раствора:

$$m_{	ext{конечн. р-ра}} = m_{\ce{Cu(NO3)2}} + m_{	ext{р-ра NaOH}} + m_{\ce{H2O}} - m_{\ce{Cu(OH)2}}$$
$$m_{	ext{конечн. р-ра}} = 18{,}8 + 80 + 50 - 9{,}8 = 139 	ext{ г}$$

14) Найдём массовую долю нитрата натрия:

$$\omega_{\ce{NaNO3}} = \frac{m_{\ce{NaNO3}}}{m_{	ext{конечн. р-ра}}} = \frac{17}{139} \approx 0{,}122 = 12{,}2\%$$

Задание №34Расчётные задачиЕГЭ по химии