Какова массовая доля металлов в сплаве, состоящем из серебра и меди, если образец массой 3,54 г полностью растворили в 23,9 мл концентрированной HNO3 с концентрацией 31,5% и плотностью раствора 1,17 г/мл? Кроме того, сколько объема газа (н.у) выделилос...
Какова массовая доля металлов в сплаве, состоящем из серебра и меди, если образец массой 3,54 г полностью растворили в 23,9 мл концентрированной HNO3 с концентрацией 31,5% и плотностью раствора 1,17 г/мл? Кроме того, сколько объема газа (н.у) выделилось при растворении сплава, если для нейтрализации избытка HNO3 использовали 14,3 мл раствора Ba(OH)2 с молярной концентрацией 1,4 моль/мл?
Для решения задачи нам нужно выполнить несколько шагов. Мы будем исследовать, как растворение сплава серебра и меди в концентрированной азотной кислоте (HNO3) приводит к образованию газов и как рассчитать массовую долю металлов в сплаве.
Шаг 1: Определение массы HNO3 в растворе
Сначала найдем массу раствора HNO3. Мы знаем, что объем раствора составляет 23,9 мл, а плотность 1,17 г/мл. Рассчитаем массу раствора:
1. Масса раствора = Плотность * Объем
2. Масса раствора = 1,17 г/мл * 23,9 мл = 27,99 г
Теперь найдем массу HNO3 в этом растворе, зная, что концентрация составляет 31,5%.
1. Масса HNO3 = Масса раствора * Концентрация
2. Масса HNO3 = 27,99 г * 0,315 = 8,81 г
Шаг 2: Определение количества вещества HNO3
Теперь найдем количество вещества HNO3, используя его молярную массу (63 г/моль):
1. Количество вещества HNO3 = Масса HNO3 / Молярная масса HNO3
2. Количество вещества HNO3 = 8,81 г / 63 г/моль = 0,14 моль
Шаг 3: Реакция с металлами
Сплав состоит из серебра (Ag) и меди (Cu). При реакции с HNO3 образуются нитраты и выделяется газ (NO2). Уравнения реакций для меди и серебра следующие:
- Для меди: 3Cu + 8HNO3 → 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O
- Для серебра: 4Ag + 4HNO3 → 4AgNO3 + 2NO + 2H2O
Из этих уравнений видно, что на 3 моль меди выделяется 2 моль газа, а на 4 моль серебра также выделяется 2 моль газа.
Шаг 4: Определение количества вещества металлов
Обозначим количество вещества меди как x моль, а серебра как y моль. Мы можем записать два уравнения:
1. x + y = масса сплава в моль (3,54 г) / (молярная масса меди + молярная масса серебра)
2. Количество газа = (2/3)x + (2/4)y = количество вещества HNO3 (0,14 моль)
Молярные массы:
- Молярная масса Cu = 63,5 г/моль
- Молярная масса Ag = 107,9 г/моль
Теперь подставим значения и решим уравнения.
Шаг 5: Нейтрализация HNO3
Используем 14,3 мл раствора Ba(OH)2 с концентрацией 1,4 моль/л для нейтрализации избытка HNO3. Найдем количество вещества Ba(OH)2:
1. Количество вещества Ba(OH)2 = Концентрация * Объем
2. Количество вещества Ba(OH)2 = 1,4 моль/л * 0,0143 л = 0,02002 моль
Шаг 6: Рассчитаем объем газа
Теперь, зная, что 1 моль газа при нормальных условиях занимает 22,4 л, можем рассчитать объем газа, выделившегося при реакции.
1. Объем газа = Количество газа * 22,4 л/моль
Теперь подставим количество газа, которое мы нашли из уравнений, и рассчитаем объем.
Шаг 7: Массовая доля металлов в сплаве
Чтобы найти массовую долю каждого металла в сплаве, нужно рассчитать массу каждого металла (используя найденные количества) и затем определить их долю в общей массе сплава.
1. Массовая доля Cu = (масса Cu / 3,54 г) * 100%
2. Массовая доля Ag = (масса Ag / 3,54 г) * 100%
Таким образом, мы можем определить массовую долю металлов в сплаве.
В результате, мы получили все необходимые шаги для решения задачи. Если у вас есть дополнительные вопросы или вам нужно больше информации, не стесняйтесь спрашивать!
