Для решения задачи необходимо выполнить несколько шагов для вычисления массовой доли примесей в образце меди. Давайте разберем эти шаги подробно.
Шаг 1: Анализ реакции
Техническая медь (Cu) при взаимодействии с азотной кислотой (HNO₃) образует оксид азота(IV) (NO₂). Основное уравнение реакции выглядит следующим образом:
[
\text{Cu} + 4 \text{HNO}_3 \rightarrow \text{Cu(NO}_3\text{)}_2 + 2 \text{NO}_2 + 2 \text{H}_2\text{O}
]
Шаг 2: Вычисление количества вещества оксида азота(IV)
По условию задачи, получено 2,24 литра оксида азота(IV) при нормальных условиях (н.у.). В нормальных условиях 1 моль газа занимает 22,4 литра. Таким образом, вычислим количество вещества (молей) NO₂:
[
n(\text{NO}2) = \frac{V}{V{\text{моль}}} = \frac{2,24 , \text{л}}{22,4 , \text{л/моль}} = 0,1 , \text{моль}
]
Шаг 3: Определение количества вещества меди
Согласно уравнению реакции, 1 моль меди дает 2 моля NO₂. Соответственно, количество меди, необходимое для получения 0,1 моль NO₂ можно рассчитать следующим образом:
[
n(\text{Cu}) = \frac{n(\text{NO}_2)}{2} = \frac{0,1 , \text{моль}}{2} = 0,05 , \text{моль}
]
Шаг 4: Вычисление массы меди
Теперь найдем массу меди, использовав её молярную массу. Для меди (Cu) молярная масса составляет примерно 63,55 г/моль. Таким образом, масса меди, участвующая в реакции:
[
m(\text{Cu}) = n(\text{Cu}) \times M(\text{Cu}) = 0,05 , \text{моль} \times 63,55 , \text{г/моль} = 3,1775 , \text{г}
]
Шаг 5: Вычисление массы примесей
Теперь можем рассчитать массу примесей в образце. Исходная масса образца составляет 8,8 г, следовательно:
[
m_{\text{примеси}} = m_{\text{образца}} - m(\text{Cu}) = 8,8 , \text{г} - 3,1775 , \text{г} = 5,6225 , \text{г}
]
Шаг 6: Вычисление массовой доли примесей
Теперь найдем массовую долю примесей в образце:
[
\text{Масс. доля} = \left( \frac{m_{\text{примеси}}}{m_{\text{образца}}} \right) \times 100% = \left( \frac{5,6225 , \text{г}}{8,8 , \text{г}} \right) \times 100%
]
[
\text{Масс. доля} \approx 63,7%
]
Ответ
Таким образом, массовая доля примесей в образце технической меди составляет 63,7%.
