Question

Какой объём раствора азотной кислоты с массовой долей $\ce{HNO3}$ 32% (ρ = 1,2 г/мл) потребовался для растворения смеси меди и оксида меди(II), если в результате реакции выделился бесцветный газ объёмом 4,48 л (н.у.), а массовая доля металлической меди в смеси – 50%? 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 количество вещества выделившегося газа, найти массу компонентов смеси через стехиометрию, вычислить требуемое количество кислоты и её объём.

**Уравнения реакций:**

$$\ce{3Cu + 8HNO3 -> 3Cu(NO3)2 + 2NO ^ + 4H2O}$$

$$\ce{CuO + 2HNO3 -> Cu(NO3)2 + H2O}$$

**Расчёты:**

1) Вычислим количество вещества оксида азота(II):

$$n(\ce{NO}) = \frac{V(\ce{NO})}{V_m} = \frac{4{,}48}{22{,}4} = 0{,}2 	ext{ моль}$$

2) Из первого уравнения найдём количество меди:

$$n(\ce{Cu}) = \frac{3 \cdot n(\ce{NO})}{2} = \frac{3 \cdot 0{,}2}{2} = 0{,}3 	ext{ моль}$$

Масса меди:

$$m(\ce{Cu}) = n(\ce{Cu}) \cdot M(\ce{Cu}) = 0{,}3 \cdot 64 = 19{,}2 	ext{ г}$$

3) Найдём общую массу смеси, используя массовую долю меди:

$$m_{	ext{смеси}} = \frac{m(\ce{Cu})}{\omega(\ce{Cu})} = \frac{19{,}2}{0{,}5} = 38{,}4 	ext{ г}$$

4) Определим массу и количество оксида меди(II):

$$m(\ce{CuO}) = m_{	ext{смеси}} - m(\ce{Cu}) = 38{,}4 - 19{,}2 = 19{,}2 	ext{ г}$$

$$n(\ce{CuO}) = \frac{m(\ce{CuO})}{M(\ce{CuO})} = \frac{19{,}2}{80} = 0{,}24 	ext{ моль}$$

5) Вычислим общее количество азотной кислоты:

Из первого уравнения:

$$n_1(\ce{HNO3}) = 4 \cdot n(\ce{NO}) = 4 \cdot 0{,}2 = 0{,}8 	ext{ моль}$$

Из второго уравнения:

$$n_2(\ce{HNO3}) = 2 \cdot n(\ce{CuO}) = 2 \cdot 0{,}24 = 0{,}48 	ext{ моль}$$

Общее количество:

$$n(\ce{HNO3}) = n_1(\ce{HNO3}) + n_2(\ce{HNO3}) = 0{,}8 + 0{,}48 = 1{,}28 	ext{ моль}$$

6) Найдём массу чистой кислоты:

$$m(\ce{HNO3}) = n(\ce{HNO3}) \cdot M(\ce{HNO3}) = 1{,}28 \cdot 63 = 80{,}64 	ext{ г}$$

7) Вычислим массу раствора кислоты:

$$m_{	ext{р-ра}} = \frac{m(\ce{HNO3})}{\omega(\ce{HNO3})} = \frac{80{,}64}{0{,}32} = 252 	ext{ г}$$

8) Определим объём раствора:

$$V_{	ext{р-ра}} = \frac{m_{	ext{р-ра}}}{ho_{	ext{р-ра}}} = \frac{252}{1{,}2} = 210 	ext{ мл}$$

Задание №34Расчётные задачиЕГЭ по химии