Question

Водород объёмом 8,96 л (н.у.) пропустили при нагревании над порошком оксида меди(II), при этом водород прореагировал полностью. Полученный твёрдый остаток поместили в 510 г 20%-ного раствора нитрата серебра. Определите массовую долю соли 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: восстановить медь из оксида водородом, затем пропустить медь через реакцию с нитратом серебра, определить избыток/недостаток реагентов и вычислить массовую долю образовавшейся соли в конечном растворе.

**Уравнения реакций:**

$$\ce{CuO + H2 ->[t] Cu + H2O}$$

$$\ce{Cu + 2AgNO3 -> Cu(NO3)2 + 2Ag}$$

**Расчёты:**

Вычислим количество водорода:

$$n(\ce{H2}) = \frac{V(\ce{H2})}{V_m} = \frac{8{,}96}{22{,}4} = 0{,}4 	ext{ моль}$$

По первому уравнению количество образовавшейся меди равно количеству водорода:

$$n(\ce{Cu}) = n(\ce{H2}) = 0{,}4 	ext{ моль}$$

Найдём массу нитрата серебра в исходном растворе:

$$m(\ce{AgNO3}) = m_{	ext{р-ра}} \cdot \omega = 510 \cdot 0{,}2 = 102 	ext{ г}$$

$$n(\ce{AgNO3}) = \frac{m(\ce{AgNO3})}{M(\ce{AgNO3})} = \frac{102}{170} = 0{,}6 	ext{ моль}$$

Определим лимитирующий реагент во второй реакции. Разделим количества на стехиометрические коэффициенты:

$$\frac{n(\ce{Cu})}{1} = \frac{0{,}4}{1} = 0{,}4$$

$$\frac{n(\ce{AgNO3})}{2} = \frac{0{,}6}{2} = 0{,}3$$

Так как $0{,}4 > 0{,}3$, нитрат серебра находится в недостатке. Расчёты ведём по нему.

Вычислим количество образовавшегося нитрата меди(II):

$$n(\ce{Cu(NO3)2}) = \frac{n(\ce{AgNO3})}{2} = \frac{0{,}6}{2} = 0{,}3 	ext{ моль}$$

$$m(\ce{Cu(NO3)2}) = n(\ce{Cu(NO3)2}) \cdot M(\ce{Cu(NO3)2}) = 0{,}3 \cdot 188 = 56{,}4 	ext{ г}$$

Найдём массу прореагировавшей меди:

$$n_{	ext{прореаг}}(\ce{Cu}) = \frac{n(\ce{AgNO3})}{2} = \frac{0{,}6}{2} = 0{,}3 	ext{ моль}$$

$$m_{	ext{прореаг}}(\ce{Cu}) = 0{,}3 \cdot 64 = 19{,}2 	ext{ г}$$

Вычислим массу образовавшегося серебра:

$$n(\ce{Ag}) = n(\ce{AgNO3}) = 0{,}6 	ext{ моль}$$

$$m(\ce{Ag}) = 0{,}6 \cdot 108 = 64{,}8 	ext{ г}$$

Найдём массу конечного раствора:

$$m_{	ext{конечн. р-ра}} = m_{	ext{прореаг}}(\ce{Cu}) + m_{	ext{р-ра}}(\ce{AgNO3}) - m(\ce{Ag})$$

$$m_{	ext{конечн. р-ра}} = 19{,}2 + 510 - 64{,}8 = 464{,}4 	ext{ г}$$

Определим массовую долю нитрата меди(II):

$$\omega(\ce{Cu(NO3)2}) = \frac{m(\ce{Cu(NO3)2})}{m_{	ext{конечн. р-ра}}} = \frac{56{,}4}{464{,}4} = 0{,}1214 = 12{,}14\%$$

Задание №34Расчётные задачиЕГЭ по химии