водород объёмом 10,08 л (н.у.) пропустили при нагревании над порошком оксида меди 2, при этом водород прореагировал полностью. Этот твердый остаток поместили в 255г. 25-%-ного…
Водород объёмом 10,08 л (н.у.) пропустили при нагревании над порошком оксида меди 2, при этом водород прореагировал полностью. Этот твердый остаток поместили в 255г. 25-%-ного раствора нитрата серебра. Определите массовую долю соли в полученном растворе
Для решения этой задачи нам нужно пройти несколько шагов.
Определение вещества, которое было получено в результате реакции водорода с оксидом меди (II).
Реакция между водородом (H₂) и оксидом меди (CuO) протекает по следующему уравнению:
\[ CuO + H_2 \rightarrow Cu + H_2O \]
Из этого уравнения видно, что 1 моль CuO реагирует с 1 моль H₂, образуя 1 моль меди (Cu) и 1 моль воды (H₂O).
Определение количества водорода.
Мы знаем, что объем водорода составляет 10,08 л при нормальных условиях. Используем закон авогадро, который говорит, что 1 моль газа занимает 22,4 л при н.у.
\[ n(H_2) = \frac{V}{V_m} = \frac{10,08 \, \text{л}}{22,4 \, \text{л/моль}} \approx 0,45 \, \text{моль} \]
Расчет массы меди, образовавшейся в результате реакции.
Теперь, зная, что 1 моль CuO дает 1 моль Cu, мы определяем, сколько меди образуется. Таким образом, образуется 0,45 моль меди:
Молярная масса меди (Cu) составляет примерно 63,5 г/моль.
\[ m(Cu) = n(Cu) \times M(Cu) = 0,45 \, \text{моль} \times 63,5 \, \text{г/моль} \approx 28,58 \, \text{г} \]
Определение массы полученной соли.
Медь реагирует с нитратом серебра (AgNO₃) по следующему уравнению:
\[ Cu + 2AgNO_3 \rightarrow Cu(NO_3)_2 + 2Ag \]
Это значит, что 1 моль меди реагирует с 2 моль нитрата серебра и образует 1 моль купрат (Cu(NO₃)₂) и 2 моль серебра (Ag). Следовательно, 0,45 моль меди требует 0,9 моль нитрата серебра.
Молярная масса AgNO₃ составляет примерно 169,87 г/моль. Масса необходимого для реакции нитрата серебра будет:
\[ m(AgNO_3) = n(AgNO_3) \times M(AgNO_3) = 0,9 \, \text{моль} \times 169,87 \, \text{г/моль} \approx 152,88 \, \text{г} \]
Определение массовой доли соли в растворе.
У нас есть 255 г 25%-ного раствора нитрата серебра. Это значит, что в растворе находится:
\[ m(AgNO_3)_{раствор} = 0,25 \times 255 \, \text{г} = 63,75 \, \text{г} \]
После реакции в растворе останется:
\[ m(AgNO_3)_{остаток} = m(AgNO_3)_{раствор} - m(AgNO_3) = 63,75 \, \text{г} - 152,88 \, \text{г} \]
Так как количество нитрата серебра, необходимое для реакции, больше, чем в растворе, следовательно, весь AgNO₃ из раствора реагирует. Таким образом, полученная масса соли (Cu(NO₃)₂) равна:
\[ m(Cu(NO_3)_2) = m(Cu) \approx 28,58 \, \text{г} \]
Теперь рассчитаем общую массу раствора после реакции. Масса раствора остается без изменений (255 г), но в нем теперь будет добавлена масса соли.
Общая масса раствора:
\[ m_{итог} = m_{раствор} + m_{Cu(NO_3)_2} = 255 \, \text{г} + 28,58 \, \text{г} \approx 283,58 \, \text{г} \]
Рассчитаем массовую долю соли в новом растворе:
\[ w(Cu(NO_3)_2) = \frac{m(Cu(NO_3)_2)}{m_{итог}} = \frac{28,58 \, \text{г}}{283,58 \, \text{г}} \approx 0,1007 \text{ или } 10,07 \% \]
Таким образом, массовая доля соли в полученном растворе составляет примерно 10,07%.
