Задание №34 — Типы расчётных задач
При нагревании образца нитрата меди(II) часть вещества разложилась. При этом образовался твёрдый остаток массой 50,8 г. К остатку добавили 150 г
20%-ного раствора гидроксида натрия. При этом образовался раствор
с массой 159 г и массовой долей гидроксида натрия 13,84%. Определите объём смеси газов (в пересчёте на н.у.), выделившихся в результате частичного разложения нитрата меди(II).
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. При разложении нитрата меди(II) образуется оксид меди(II) и смесь газов NO2 и O2. Твёрдый остаток — это CuO плюс не разложившийся нитрат. С раствором щёлочи реагирует только нитрат (CuO в щёлочи не растворяется), поэтому по убыли щёлочи находим количество непрореагировавшей соли.
Уравнения реакций:
2Cu(NO3)2 → (t°) 2CuO + 4NO2↑ + O2↑
Cu(NO3)2 + 2NaOH → Cu(OH)2↓ + 2NaNO3
1. Щёлочь.
m(NaOH) исходно = 150 г · 0,2 = 30 г; n = 30 г / 40 г/моль = 0,75 моль;
m(NaOH) в конечном растворе = 159 г · 0,1384 = 22,0 г; n = 22,0 г / 40 г/моль = 0,55 моль;
n(NaOH) прореагировало = 0,75 − 0,55 = 0,20 моль.
2. Не разложившийся нитрат. На 1 моль Cu(NO3)2 идёт 2 моль NaOH:
n(Cu(NO3)2) = 0,20/2 = 0,1 моль; m = 0,1 моль · 188 г/моль = 18,8 г.
Проверка по массе раствора: в раствор переходит нитрат, из него уходит осадок Cu(OH)2 (0,1 моль, 9,8 г), а CuO остаётся нерастворённым: 150 + 18,8 − 9,8 = 159 г — совпадает с условием.
3. Оксид меди(II) в остатке.
m(CuO) = 50,8 г − 18,8 г = 32 г; n(CuO) = 32 г / 80 г/моль = 0,4 моль.
Столько же нитрата разложилось: n(Cu(NO3)2) разлож. = 0,4 моль.
4. Газы и искомая величина. По уравнению разложения на 2 моль соли приходится 4 моль NO2 и 1 моль O2:
n(NO2) = 2 · 0,4 = 0,8 моль; n(O2) = 0,4/2 = 0,2 моль;
n(смеси газов) = 0,8 + 0,2 = 1,0 моль;
V = n · Vm = 1,0 моль · 22,4 л/моль = 22,4 л.
Ответ: объём смеси газов — 22,4 л (н.у.).
Источник: ФИПИ