Чтобы решить задачу, сначала разберемся с тем, какие реакции происходят в данном случае и как найти массовую долю азотной кислоты в растворе.
Шаг 1: Определение реакции
Азотная кислота (HNO₃) реагирует с карбонатом бария (BaCO₃) по следующему уравнению реакции:
[
2HNO₃ + BaCO₃ \rightarrow Ba(NO₃)₂ + H₂O + CO₂ \uparrow
]
Из уравнения видно, что при взаимодействии с карбонатом бария выделяется углекислый газ (CO₂).
Шаг 2: Определение количества вещества газа
По данным условиям задачи выделилось 0,448 л углекислого газа (CO₂) при нормальных условиях (н.у.). В нормальных условиях 1 моль газа занимает объем 22,4 л.
Используем это для нахождения количества вещества CO₂:
[
n_{CO₂} = \frac{V_{CO₂}}{V_{мол}} = \frac{0,448 , \text{л}}{22,4 , \text{л/моль}} = 0,02 , \text{моль}
]
Шаг 3: Определение количества вещества HNO₃
Согласно уравнению реакции, на 1 моль CO₂ требуется 2 моли HNO₃. Таким образом, количество вещества HNO₃ можно найти следующим образом:
[
n_{HNO₃} = 2 \cdot n_{CO₂} = 2 \cdot 0,02 , \text{моль} = 0,04 , \text{моль}
]
Шаг 4: Вычисление массы азотной кислоты
Для того, чтобы найти массу азотной кислоты, используем её молярную массу. Молярная масса HNO₃ состоит из:
- H: 1 г/моль
- N: 14 г/моль
- O: 3 × 16 г/моль = 48 г/моль
Суммируем:
[
M_{HNO₃} = 1 + 14 + 48 = 63 , \text{г/моль}
]
Теперь находим массу HNO₃:
[
m_{HNO₃} = n_{HNO₃} \cdot M_{HNO₃} = 0,04 , \text{моль} \cdot 63 , \text{г/моль} = 2,52 , \text{г}
]
Шаг 5: Определение массовой доли HNO₃ в растворе
Массовая доля (ω) вещества в растворе определяется как отношение массы растворённого вещества к общей массе раствора:
[
\omega_{HNO₃} = \frac{m_{HNO₃}}{m_{раствора}} \cdot 100%
]
Общая масса раствора составляет 126 г. Теперь подставим значения:
[
\omega_{HNO₃} = \frac{2,52 , \text{г}}{126 , \text{г}} \cdot 100%
]
Теперь вычислим:
[
\omega_{HNO₃} = \frac{2,52}{126} \cdot 100% \approx 2,0%
]
Ответ
Массовая доля азотной кислоты в исходном растворе составляет приблизительно 2,0%.
