Question

Смесь водорода и аммиака пропустили через нагретую трубку с избытком оксида меди (ii) массой 107,33 г. объем собранного газа после трубки составил 5,6 л (н. содержимое трубки перемешали и разделили на 2 равные части. первую часть нагрели в атмосфере кислорода и ее масса увеличилась на 6,8 г. вторую часть полностью растворили в 2 л 20% азотной кислоты (плотность 1,19 г/см3). найти массовую долю нитрата меди в полученном растворе.

Answer 1

1) В 107.33 г CuO (М = 80 г/моль) сод-ся 107.33/80 = 1.341625 моль CuO и столько же Cu;

2) при проп-ии смеси H2+NH3 прот-т 2 р-ии:

а) H2 + CuO = Cu + H2O и

б) 3CuO + 2NH3 = N2 + 3Cu + 3H2O;

3) V газа = 5.6 л (5.6/22.4 = 0.25 моль) - V N2 и в соот-ии с 2б) кол-во пол-й Cu = 0.25*3 = 0.75 моль (но это только за счет NH3);

4) увел-е массы после разд-я смеси на 2 равные части проис-т за счет Cu, пол-й в р-ях 2а) и 2б):

а) Cu (М = 64 г/моль) + 0.5O2 = CuO - n Cu, вст-й в р-ию, = (6.8/32)*2 = 0.425 моль, но это, по условию, только 1/2 пол-й в р-ях 2а) и 2б) меди; значит в р-ии 2а) пол-но (0.425*2)-0.75 = 0.1 моль Cu;

5) всего до разд-ия смеси CuO+Cu восст-но 0.1+0.75 = 0.85 моль CuO, след-но, его в пол-й до разд-ия смеси 1.341625-0.85 = 0.491625 моль, а в той части, что обработали HNO3, сод-сь до р-ии с ней 0.425 моль Cu и 0.491625/2 = 0.2458125 моль CuO;

6) масса исх-го р-ра HNO3 (М = 63 г/моль) = 1.19*2000 = 2380 г;

7а) CuO + 2HNO3 = Cu(NO3)2 (М = 188 г/моль) + H2O - в этой р-ии из 0.2458125 моль CuO пол-ся 0.2458125 моль Cu(NO3)2 массой 188*0.2458125 = 46.21275 г, масса р-ра увел-ся на 80*0.2458125 = 19.665 г;

7б) 3Cu + 8HNO3 = 3Cu(NO3)2 + 2NO (М = 30 г/моль) + 4H2O - в данной р-ии из 0.425 моль Cu пол-ся 0.425 моль Cu(NO3)2 массой 188*0.425 = 80 г (округ-о), а масса р-ра увел-ся на 64*0.425 = 27.2 г и умен-ся на 30*(0.425/1.5) = 8.5 г, т.е. увел-ся на 27.2-8.5 = 18.7 г;

8) масса пол-го р-ра = 2380+19.665+18.7 = 2418.365 г, м.д. Cu(NO3)2 = (46.21275+80)/2418.365 = 0.0522 или 5.22%;

9) в соот-ии с 2а) на р-ию затр-но 0.1 моль H2, на р-ию 2б) - соот-но 0.25*2 = 0.5 моль NH3, т.о. V доля H2 = 0.1/(0.1+0.5) = 0.167 или 16.7%, V доля NH3 = 0.5/(0.1+0.5) = 0.833 или 83.3%.