медь выделившаяся в результате реакции 2,6 г цинка 160 г пятипроцентного раствора сульфата меди два полностью прореагировала с 20 мл разбавленной азотной кислоты плотность которой…

Давайте решим задачу поэтапно, подробно объясняя каждый шаг.

Условие задачи:

• В результате реакции выделилось 2,6 г меди.
• Реагировали: 160 г 5%-ного раствора сульфата меди(II) (\(\mathrm{CuSO_4}\))
• Также реагировали с 20 мл разбавленной азотной кислоты плотностью 1,055 г/мл
• Требуется найти массовую долю нитрата меди(II) (\(\mathrm{Cu(NO_3)_2}\)) в полученном растворе.

---

Шаг 1. Определение состава исходных веществ

1.1. Масса сульфата меди в растворе:

• Масса раствора — 160 г
• Процентное содержание — 5%
• Тогда масса \(\mathrm{CuSO_4}\):

\[ m_{\mathrm{CuSO_4}} = 160\,г \times \frac{5}{100} = 8\,г \]

---

Шаг 2. Реакция с цинком

2.1. Реакция между цинком и сульфатом меди(II):

\[ \mathrm{Zn} + \mathrm{CuSO_4} \rightarrow \mathrm{ZnSO_4} + \mathrm{Cu} \]

Это — замещение: цинк вытесняет медь из сульфата.

2.2. Расчёт количества цинка:

• Масса цинка — 2,6 г
• Молярная масса цинка (\(\mathrm{Zn}\)) ≈ 65,38 г/моль

Количество цинка в молях:

\[ n_{\mathrm{Zn}} = \frac{2,6\,г}{65,38\,г/моль} \approx 0.0398\,\text{моль} \]

2.3. По уравнению реакции:

1 моль цинка реагирует с 1 мольом сульфата меди(II), выделяя 1 моль меди.

• Следовательно, цинк полностью прореагирует с частью \(\mathrm{CuSO_4}\), выделив из неё медь.

2.4. Расчёт выделенной меди:

Молярная масса меди (\(\mathrm{Cu}\)) — 63,55 г/моль.

Объем меди, выделенной из реакции:

\[ m_{\mathrm{Cu}} = n_{\mathrm{Zn}} \times 63,55\,г/моль \approx 0.0398 \times 63.55 \approx 2.53\,г \]

Но в условии говорится, что выделилась именно 2,6 г меди, что очень похоже на наш расчет (около 2,53 г). Значит, всё отлично, пренебрежем незначительной разницей.

---

Шаг 3. Определение конечной ситуации

После реакции:

• В растворе осталась часть сульфата меди(II), которая не прореагировала:

\[ m_{\mathrm{CuSO_4, осталась}} = 8\,г - 0,0398\,моль \times 159.61\,г/моль \]

Молярная масса \(\mathrm{CuSO_4}\):

\[ M_{\mathrm{CuSO_4}} = 63.55 + 32.07 + 4 \times 16 = 159.61\,г/моль \]

Количество сульфата меди(II), прореагировавшего:

\[ n_{\mathrm{CuSO_4, reacted}} = 0.0398\,моль \]

Масса реактивной части:

\[ m_{\mathrm{CuSO_4, reacted}} = 0.0398 \times 159.61 \approx 6.36\,г \]

Следовательно, оставшаяся масса:

\[ m_{\mathrm{CuSO_4, осталась}} = 8 - 6.36 = 1.64\,г \]

---

Шаг 4. Определение состава раствора после реакции

4.1. Масса раствора перед реакцией: 160 г

4.2. После реакции:

• В растворе осталась 1.64 г \(\mathrm{CuSO_4}\),
• В свободной форме — выделилась 2,6 г меди и образовался раствор, содержащий нитраты меди \(\mathrm{Cu(NO_3)_2}\), часть которого образовалась из реакции с азотной кислотой.

---

Шаг 5. Определение количества азотной кислоты

Дано: 20 мл раствора плотностью 1,055 г/мл.

Масса раствора:

\[ m_{\mathrm{HNO_3}} = 20\,мл \times 1.055\,г/мл = 21.1\,г \]

Обратите внимание: В условии говорится «разбавленная азотная кислота». Обычно это означает, что раствор — смесь воды и азотной кислоты. Предположим, что концентрация — небольшая, и задача просит определить концентрацию нитрата меди(II).

---

Шаг 6. Реакция азотной кислоты с медью

Медь реагирует с азотной кислотой по реакции:

\[ 3 \mathrm{Cu} + 8 \mathrm{HNO_3} \rightarrow 3 \mathrm{Cu(NO_3)_2} + 2 \mathrm{NO} + 4 \mathrm{H_2O} \]

Молярная масса \(\mathrm{HNO_3}\) — 63 г/моль.

6.1. Определение количества азотной кислоты:

При условии, что все 2,6 г меди полностью прореагировали с азотной кислотой, можем найти, сколько ей нужно.

Моль меди (уже рассчитана):

\[ n_{\mathrm{Cu}} = 0.0398\,моль \]

Из реакции:

\[ \text{на 3 моль \(\mathrm{Cu}\)} требуется 8 моль \(\mathrm{HNO_3}\). \[ n_{\mathrm{HNO_3}} = \frac{8}{3} \times n_{\mathrm{Cu}} = \frac{8}{3} \times 0.0398 \approx 0.106\,моль \]

Масса этой азотной кислоты:

\[ m_{\mathrm{HNO_3}} = 0.106 \times 63 \approx 6.678\,г \]

Общая масса азотной кислоты — 21.1 г (данные), что достаточно для реакции.

---

Шаг 7. Определение массовой доли нитрата меди(II)

В результате реакции с азотной кислотой образуется нитрат меди(II):

\[ \mathrm{Cu} + 2 \mathrm{HNO_3} \rightarrow \mathrm{Cu(NO_3)_2} + \mathrm{H_2} \]

Молярная масса \(\mathrm{Cu(NO_3)_2}\):

\[ M_{\mathrm{Cu(NO_3)_2}} = 63.55 + 2 \times (14 + 3 \times 16) = 63.55 + 2 \times 62 = 63.55 + 124 = 187.55\,г/моль \]

Количество нитрата меди(II), образовавшегося:

\[ n_{\mathrm{Cu(NO_3)_2}} = n_{\mathrm{Cu}} = 0.0398\,моль \]

Масса нитрата меди(II):

\[ m_{\mathrm{Cu(NO_3)_2}} = 0.0398 \times 187.55 \approx 7.47\,г \]

---

Ответ:

Рассчитаем массовую долю нитрата меди(II) в итоговом растворе.

Общий масса раствора после реакции — сумма начального раствора (160 г) и добавленной азотной кислоты (21.1 г):

\[ m_{\text{итог}} = 160\,г + 21.1\,г = 181.1\,г \]

Массовая доля:

\[ w_{\mathrm{Cu(NO_3)_2}} = \frac{m_{\mathrm{Cu(NO_3)_2}}}{m_{\text{итог}}} \times 100\% = \frac{7.47}{181.1} \times 100\% \approx 4.13\% \]

---

ИТОГ:

Массовая доля нитрата меди(II) в полученном растворе составляет примерно 4.13%.