Номер 15, страница 39 - гдз по химии 10 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 5. Расчёты по уравнениям химических реакций. Глава 1. Повторение и углубление знаний - номер 15, страница 39.

Условие.

15. Смесь нитратов серебра и меди общей массой 27,3 г прокалили до постоянной массы. После окончания реакции полученное вещество частично растворилось в избытке соляной кислоты, а масса нерастворившегося остатка составила 5,4 г. Рассчитайте массовые доли нитратов в исходной смеси.

Решение.

Решение 2.

Дано:

$m(\text{смеси } AgNO_3 \text{ и } Cu(NO_3)_2) = 27,3 \text{ г}$

$m(\text{нерастворившегося остатка}) = 5,4 \text{ г}$

Найти:

$\omega(AgNO_3) - ?$

$\omega(Cu(NO_3)_2) - ?$

Решение:

1. Запишем уравнения реакций термического разложения нитратов, входящих в состав смеси. Нитрат серебра разлагается до металлического серебра, оксида азота(IV) и кислорода. Нитрат меди(II) разлагается до оксида меди(II), оксида азота(IV) и кислорода.

$2AgNO_3 \xrightarrow{t^\circ} 2Ag(s) + 2NO_2(g) \uparrow + O_2(g) \uparrow$ (1)

$2Cu(NO_3)_2 \xrightarrow{t^\circ} 2CuO(s) + 4NO_2(g) \uparrow + O_2(g) \uparrow$ (2)

После прокаливания твердый остаток представляет собой смесь металлического серебра ($Ag$) и оксида меди(II) ($CuO$).

2. Далее твердый остаток обработали избытком соляной кислоты ($HCl$). Оксид меди(II) является основным оксидом и вступает в реакцию с кислотой. Серебро — металл, стоящий в электрохимическом ряду напряжений после водорода, поэтому с соляной кислотой не реагирует.

$CuO + 2HCl \rightarrow CuCl_2 + H_2O$

$Ag + HCl \rightarrow \text{реакция не протекает}$

Таким образом, нерастворившийся остаток, масса которого по условию равна 5,4 г, — это чистое серебро ($Ag$).

$m(Ag) = 5,4 \text{ г}$

3. Вычислим количество вещества (моль) образовавшегося серебра. Молярная масса серебра $M(Ag) \approx 108 \text{ г/моль}$.

$n(Ag) = \frac{m(Ag)}{M(Ag)} = \frac{5,4 \text{ г}}{108 \text{ г/моль}} = 0,05 \text{ моль}$

4. Используя уравнение реакции (1), определим количество вещества и массу нитрата серебра в исходной смеси. Стехиометрическое соотношение реагента и продукта $n(AgNO_3) : n(Ag) = 2:2 = 1:1$.

$n(AgNO_3) = n(Ag) = 0,05 \text{ моль}$

Рассчитаем молярную массу нитрата серебра: $M(AgNO_3) = 108 + 14 + 3 \cdot 16 = 170 \text{ г/моль}$.

Найдем массу нитрата серебра:

$m(AgNO_3) = n(AgNO_3) \cdot M(AgNO_3) = 0,05 \text{ моль} \cdot 170 \text{ г/моль} = 8,5 \text{ г}$

5. Зная общую массу смеси, найдем массу нитрата меди(II).

$m(Cu(NO_3)_2) = m(\text{смеси}) - m(AgNO_3) = 27,3 \text{ г} - 8,5 \text{ г} = 18,8 \text{ г}$

6. На последнем этапе рассчитаем массовые доли нитратов в исходной смеси по формуле $\omega = \frac{m(\text{вещества})}{m(\text{смеси})} \cdot 100\%$.

$\omega(AgNO_3) = \frac{m(AgNO_3)}{m(\text{смеси})} \cdot 100\% = \frac{8,5 \text{ г}}{27,3 \text{ г}} \cdot 100\% \approx 31,14\%$

$\omega(Cu(NO_3)_2) = \frac{m(Cu(NO_3)_2)}{m(\text{смеси})} \cdot 100\% = \frac{18,8 \text{ г}}{27,3 \text{ г}} \cdot 100\% \approx 68,86\%$

Ответ: массовая доля нитрата серебра в исходной смеси составляет $31,14\%$, а массовая доля нитрата меди(II) — $68,86\%$.