Оксид меди (II) массой 16 г нагрели в присутствии угарного газа объёмом 2,24 л (н. у.). При этом угарный газ прореагировал полностью. Полученный твёрдый остаток растворили в 126 г 85%-ного раствора азотной кислоты. Определите массовую долю азотной кислоты в образовавшемся растворе
1. Найдем количество вещества оксида меди (II) (CuO), используя его молярную массу. Молярная масса CuO равна 79.55 г/моль. Разделим массу оксида меди (II) на его молярную массу:
моль CuO = 16 г / 79.55 г/моль ≈ 0.201 моль CuO
2. Теперь определим количество вещества угарного газа (CO2), которое реагировало с оксидом меди (II) на основе объема угарного газа и условий нормальных условий (н. у.). Зная, что 1 моль газа занимает 22.4 л при н. у., мы можем найти количество оксида меди (II), которое реагировало, используя объем угарного газа:
моль CO2 = 2.24 л / 22.4 л/моль = 0.1 моль CO2
3. Уравновесим химическое уравнение реакции:
CuO + CO2 → Cu + CO2
Из уравнения видно, что соотношение между оксидом меди (II) (CuO) и угарным газом (CO2) составляет 1:1. Это значит, что мольное соотношение между оксидом меди (II) и угарным газом равно 0.201 моль CuO: 0.1 моль CO2.
4. Из полученного соотношения, мы видим, что количество оксида меди (II) (CuO) и угарного газа (CO2) в реакции одинаково. Значит, количество оксида меди (II) равно количеству угарного газа, то есть 0.1 моль.
5. Поскольку угарный газ полностью реагировал с оксидом меди (II), то у нас остался твердый остаток в форме медного металла (Cu) массой 16 г.
6. Растворим этот твердый остаток медного металла в 126 г 85%-ного раствора азотной кислоты. Для определения массовой доли азотной кислоты нам нужно найти массу азотной кислоты в растворе.
7. Сначала определим массу растворителя (воды) в растворе:
масса раствора = масса раствора азотной кислоты + масса воды
126 г = масса раствора азотной кислоты + масса воды
8. Затем найдем массу азотной кислоты в растворе, зная, что раствор азотной кислоты является 85%-ным раствором:
масса азотной кислоты = 0.85 × масса раствора азотной кислоты
масса азотной кислоты = 0.85 × 126 г = 107.1 г
9. Наконец, определим массовую долю азотной кислоты в образовавшемся растворе:
массовая доля азотной кислоты = (масса азотной кислоты / масса раствора) × 100%
массовая доля азотной кислоты = (107.1 г / 126 г) × 100% = 84.92%
Таким образом, массовая доля азотной кислоты в образовавшемся растворе составляет 84.92%.