Химия 11 класс. Хелп.

Как определить объем 60% раствора азотной кислоты (p=1, 365 г/мл), необходимый для полного растворения 12,48 г смеси железа, меди и оксида меди (II) с молярным соотношением 2:3:4 при нагревании, а также объем выделившегося оксида азота (IV)?

Химия 11 класс Растворы и реакции с участием кислот объем раствора 60% раствор азотная кислота растворение смеси железо медь оксид меди нагревание объем оксида азота химия 11 класс Новый

Для решения данной задачи, нам нужно пройти несколько этапов. Начнем с определения количества вещества, необходимого для реакции, а затем найдем объем раствора и объем выделившегося газа.

Шаг 1: Определение молярных масс компонентов

• Молярная масса железа (Fe) = 55,85 г/моль
• Молярная масса меди (Cu) = 63,55 г/моль
• Молярная масса оксида меди (II) (CuO) = 79,55 г/моль

Шаг 2: Определение количества вещества в смеси

У нас есть молярное соотношение компонентов 2:3:4. Это означает, что на 2 части железа приходится 3 части меди и 4 части оксида меди (II). Сначала найдем общее количество частей:

• 2 + 3 + 4 = 9 частей

Теперь определим массу каждой части:

• Масса одной части = 12,48 г / 9 = 1,386 г

Теперь найдем массу каждого компонента:

• Железо (Fe): 2 части * 1,386 г = 2,772 г
• Медь (Cu): 3 части * 1,386 г = 4,158 г
• Оксид меди (II) (CuO): 4 части * 1,386 г = 5,544 г

Шаг 3: Определение количества вещества для каждого компонента

• n(Fe) = 2,772 г / 55,85 г/моль = 0,0496 моль
• n(Cu) = 4,158 г / 63,55 г/моль = 0,0654 моль
• n(CuO) = 5,544 г / 79,55 г/моль = 0,0697 моль

Шаг 4: Определение реакции

При нагревании смесь реагирует с азотной кислотой, образуя оксид азота (IV) (NO2). Стехиометрия реакции может быть представлена следующим образом:

• Fe + 4HNO3 -> Fe(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O
• Cu + 4HNO3 -> Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O
• CuO + 2HNO3 -> Cu(NO3)2 + H2O + NO2

Теперь нам нужно определить, сколько молей азотной кислоты нам потребуется. Сначала найдем максимальное количество реагентов:

• Для железа: 0,0496 моль * 4 = 0,1984 моль HNO3
• Для меди: 0,0654 моль * 4 = 0,2616 моль HNO3
• Для оксида меди (II): 0,0697 моль * 2 = 0,1394 моль HNO3

Шаг 5: Определение необходимого количества HNO3

Теперь найдем общее количество HNO3:

• 0,1984 моль + 0,2616 моль + 0,1394 моль = 0,5994 моль HNO3

Шаг 6: Определение объема 60% раствора азотной кислоты

Для 60% раствора плотность p = 1,365 г/мл. Молярная масса HNO3 = 63 г/моль. Найдем массу HNO3 в растворе:

• 0,5994 моль * 63 г/моль = 37,46 г HNO3

Теперь найдем массу раствора:

• Масса раствора = 37,46 г / 0,60 = 62,43 г

Теперь найдем объем раствора:

• Объем раствора = 62,43 г / 1,365 г/мл = 45,7 мл

Шаг 7: Определение объема выделившегося оксида азота (IV)

Из уравнений реакции видно, что на 1 моль Fe и Cu выделяется 2 моль NO2, а на 1 моль CuO - 1 моль NO2. Таким образом, общее количество NO2:

• 0,0496 моль * 2 + 0,0654 моль * 2 + 0,0697 моль = 0,2342 моль NO2

Теперь найдем объем NO2 при нормальных условиях (1 моль газа занимает 22,4 л):

• Объем NO2 = 0,2342 моль * 22,4 л/моль = 5,24 л

Ответ: Объем 60% раствора азотной кислоты, необходимый для полного растворения смеси, составляет 45,7 мл, а объем выделившегося оксида азота (IV) равен 5,24 л.