Задание №34 — Типы расчётных задач
При нагревании образца нитрата меди(II) массой 94г часть вещества разложилась. При этом выделилось 11,2 л (в пересчёте на н.у.) смеси газов.
К полученному твёрдому остатку добавили 292 г 10%-ного раствора соляной кислоты. Определите массовую долю соляной кислоты в полученном растворе.
В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи,
и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).
Проверка решения с помощью ИИ доступна авторизованным пользователям
Решение. Разложилась только часть нитрата меди(II), поэтому твёрдый остаток — смесь оксида меди(II) и не разложившейся соли.
Уравнения реакций:
2Cu(NO3)2 → (t°) 2CuO + 4NO2↑ + O2↑
CuO + 2HCl → CuCl2 + H2O
Количество разложившейся соли. n(Cu(NO3)2 исх.) = 94 г / 188 г/моль = 0,5 моль.
На 1 моль разложившейся соли приходится 2 моль NO2 и 0,5 моль O2, то есть 2,5 моль газов:
n(газов) = 11,2 л / 22,4 л/моль = 0,5 моль; n(Cu(NO3)2 разлож.) = 0,5 моль / 2,5 = 0,2 моль < 0,5 моль — разложение действительно частичное.
n(CuO) = 0,2 моль; n(Cu(NO3)2 ост.) = 0,5 моль − 0,2 моль = 0,3 моль;
m(остатка) = 0,2 моль · 80 г/моль + 0,3 моль · 188 г/моль = 16 г + 56,4 г = 72,4 г.
Действие соляной кислоты. С кислотой реагирует только оксид меди(II); нитрат меди(II) с соляной кислотой не реагирует и просто переходит в раствор.
m(HCl) = 292 г · 0,10 = 29,2 г; n(HCl) = 29,2 г / 36,5 г/моль = 0,8 моль;
на 0,2 моль CuO нужно 0,4 моль HCl — кислота в избытке, оксид в недостатке;
n(HCl ост.) = 0,8 моль − 0,4 моль = 0,4 моль; m(HCl ост.) = 0,4 моль · 36,5 г/моль = 14,6 г.
Масса раствора: осадок не выпадает и газ не выделяется, весь остаток переходит в раствор:
m(р-ра) = 72,4 г + 292 г = 364,4 г.
Массовая доля кислоты: w(HCl) = 14,6 г / 364,4 г · 100 % = 4,01 %.
Проверка: масса выделившихся газов 0,4 моль · 46 г/моль + 0,1 моль · 32 г/моль = 18,4 г + 3,2 г = 21,6 г; 94 г − 21,6 г = 72,4 г — масса остатка сходится.
Ответ: 2Cu(NO3)2 → (t°) 2CuO + 4NO2↑ + O2↑; CuO + 2HCl → CuCl2 + H2O; w(HCl) = 4,01 %.
Источник: ФИПИ