Для решения задачи, нам нужно определить массовую долю азотной кислоты в исходном растворе. Начнем с анализа предоставленных данных:
- Объем раствора азотной кислоты (HNO₃) ( V_{HNO₃} = 25,0 , \text{мл} ).
- Плотность раствора азотной кислоты ( \rho_{HNO₃} = 1,115 , \text{г/мл} ).
- Объем раствора гидроксида натрия (NaOH) ( V_{NaOH} = 31,9 , \text{мл} ).
- Концентрация раствора гидроксида натрия ( C_{NaOH} = 10% ).
- Плотность раствора гидроксида натрия ( \rho_{NaOH} = 1,11 , \text{г/мл} ).
Шаг 1: Найти массу раствора HNO₃
Массу раствора можно вычислить по формуле:
[
m_{HNO₃} = V_{HNO₃} \cdot \rho_{HNO₃} = 25,0 , \text{мл} \cdot 1,115 , \text{г/мл} = 27,875 , \text{г}
]
Шаг 2: Рассчитать количество вещества NaOH
Сначала найдем массу 10%-ного раствора NaOH.
Масса раствора NaOH:
[
m_{NaOH} = V_{NaOH} \cdot \rho_{NaOH} = 31,9 , \text{мл} \cdot 1,11 , \text{г/мл} = 35,389 , \text{г}
]
Обозначим, что в 10% растворе содержится 10 г NaOH на 100 г раствора, тогда:
[
m_{NaOH} = 0,1 \cdot m_{NaOH_раствор}
]
[
m_{NaOH} = 0,1 \cdot 35,389 , \text{г} = 3,5389 , \text{г}
]
Шаг 3: Найти количество вещества NaOH
Молярная масса NaOH = 23 + 16 + 1 = 40 г/моль.
Теперь можем найти количество вещества NaOH:
[
n_{NaOH} = \frac{m_{NaOH}}{M_{NaOH}} = \frac{3,5389 , \text{г}}{40 , \text{г/моль}} = 0,08847 , \text{моль}
]
Шаг 4: По реакции нейтрализации определим количество кислоты
Анализируем реакцию нейтрализации между HNO₃ и NaOH:
[
HNO₃ + NaOH \rightarrow NaNO₃ + H₂O
]
Из уравнения видно, что 1 моль HNO₃ нейтрализуется 1 моль NaOH, следовательно, количество вещества HNO₃ будет равным количеству NaOH:
[
n_{HNO₃} = n_{NaOH} = 0,08847 , \text{моль}
]
Шаг 5: Найти массу HNO₃
Молярная масса HNO₃ = 14 + 16*3 + 1 = 63 г/моль. Теперь можно найти массу HNO₃:
[
m_{HNO₃} = n_{HNO₃} \cdot M_{HNO₃} = 0,08847 , \text{моль} \cdot 63 , \text{г/моль} = 5,570 , \text{г}
]
Шаг 6: Определить массовую долю кислоты в растворе
Теперь можем найти массовую долю ХНO₃ в растворе:
[
\text{Массовая доля} = \frac{m_{HNO₃}}{m_{HNO₃_раствор}} = \frac{5,570 , \text{г}}{27,875 , \text{г}} \cdot 100% \approx 20,0%
]
Таким образом, массовая доля азотной кислоты в исходном растворе составляет примерно 20,0%.
