Чтобы вычислить массу и объем аммиака, необходимого для восстановления меди (Cu) и оксида меди (CuO) общей массой 40 г, начнем с уравнения реакции. Восстановление оксида меди аммиаком можно представить следующим образом:
[ 3 \text{CuO} + 2 \text{NH}_3 \rightarrow 3 \text{Cu} + 3 \text{H}_2\text{O} + \text{N}_2 ]
Для начала, определим, сколько оксида меди содержится в заданной массе. Поскольку оксид меди (CuO) состоит из меди и кислорода, вам нужно знать, сколько граммов CuO представляет собой 40 г. Если предположить, что вся масса состоит из CuO, определим его молекулярную массу:
- Молекулярная масса CuO:
- Cu = 63.5 г/моль
- O = 16 г/моль
- CuO = 63.5 + 16 = 79.5 г/моль
Теперь можно рассчитать количество моль CuO в 40 г:
[ n = \frac{m}{M} = \frac{40 , \text{г}}{79.5 , \text{г/моль}} \approx 0.504 , \text{моль} ]
Согласно уравнению реакции, на 3 моли CuO требуется 2 моли NH₃. Определим, сколько моль NH₃ потребуется:
[ n_{\text{NH}3} = \frac{2}{3} n{\text{CuO}} = \frac{2}{3} \times 0.504 \approx 0.336 , \text{моль} ]
Теперь найдём массу необходимого аммиака (M(NH₃) = 17 г/моль):
[ m_{\text{NH}3} = n{\text{NH}3} \times M{\text{NH}_3} = 0.336 \times 17 \approx 5.71 , \text{г} ]
Чтобы найти объем аммиака, необходимо использовать закон Бойля-Мариотта, учитывая, что при нормальных условиях (1 атм, 0 °C) 1 моль газа занимает 22.4 литра:
[ V_{\text{NH}3} = n{\text{NH}_3} \times 22.4 , \text{л/моль} \approx 0.336 \times 22.4 \approx 7.52 , \text{л} ]
Таким образом, для восстановления меди и оксида меди массой 40 г потребуется приблизительно 5.71 г аммиака и 7.52 литра аммиака при нормальных условиях.
