Номер 7, страница 75 - гдз по химии 11 класс рабочая тетрадь Габриелян, Сладков

7. Найдите объём 60 %-ной азотной кислоты ($\rho = 1,2 \text{ г/см}^3$), необходимой для растворения 96 мг меди. Определите объём (н. у.) выделившегося оксида азота(IV).

Дано:

Массовая доля азотной кислоты $w(HNO_3) = 60 \% = 0,6$
Плотность раствора азотной кислоты $\rho(p-pa~HNO_3) = 1,2~г/см^3$
Масса меди $m(Cu) = 96~мг = 0,096~г$

Найти:

$V(p-pa~HNO_3) - ?$
$V(NO_2)~(\text{н. у.}) - ?$

Решение:

1. Запишем уравнение реакции взаимодействия меди с концентрированной азотной кислотой. При реакции металла средней активности, такого как медь, с концентрированной азотной кислотой выделяется оксид азота(IV) - $NO_2$.

$Cu + 4HNO_3 (конц.) \rightarrow Cu(NO_3)_2 + 2NO_2 \uparrow + 2H_2O$

2. Рассчитаем количество вещества меди (в молях), вступившей в реакцию. Молярная масса меди $M(Cu) \approx 64~г/моль$.

$n(Cu) = \frac{m(Cu)}{M(Cu)} = \frac{0,096~г}{64~г/моль} = 0,0015~моль$

Найдите объём 60 %-ной азотной кислоты (ρ = 1,2 г/см³), необходимой для растворения 96 мг меди.

3. По уравнению реакции определим количество вещества азотной кислоты, необходимое для растворения меди. Стехиометрическое соотношение $n(Cu) : n(HNO_3) = 1 : 4$.

$n(HNO_3) = 4 \cdot n(Cu) = 4 \cdot 0,0015~моль = 0,006~моль$

4. Рассчитаем массу чистой азотной кислоты ($HNO_3$). Молярная масса $M(HNO_3) = 1 + 14 + 3 \cdot 16 = 63~г/моль$.

$m(HNO_3) = n(HNO_3) \cdot M(HNO_3) = 0,006~моль \cdot 63~г/моль = 0,378~г$

5. Найдем массу 60%-го раствора азотной кислоты, в котором содержится 0,378 г чистого вещества.

$m(p-pa~HNO_3) = \frac{m(HNO_3)}{w(HNO_3)} = \frac{0,378~г}{0,6} = 0,63~г$

6. Зная массу и плотность раствора, найдем его объем.

$V(p-pa~HNO_3) = \frac{m(p-pa~HNO_3)}{\rho(p-pa~HNO_3)} = \frac{0,63~г}{1,2~г/см^3} = 0,525~см^3$

Поскольку $1~см^3 = 1~мл$, то объем раствора равен $0,525~мл$.

Ответ: для растворения 96 мг меди необходимо $0,525~см^3$ 60%-ной азотной кислоты.

Определите объём (н. у.) выделившегося оксида азота(IV).

7. По уравнению реакции определим количество вещества выделившегося оксида азота(IV) ($NO_2$). Стехиометрическое соотношение $n(Cu) : n(NO_2) = 1 : 2$.

$n(NO_2) = 2 \cdot n(Cu) = 2 \cdot 0,0015~моль = 0,003~моль$

8. Рассчитаем объем оксида азота(IV) при нормальных условиях (н. у.). Молярный объем любого газа при н. у. составляет $V_m = 22,4~л/моль$.

$V(NO_2) = n(NO_2) \cdot V_m = 0,003~моль \cdot 22,4~л/моль = 0,0672~л$

Переведем объем в миллилитры: $0,0672~л = 67,2~мл$.

Ответ: объём выделившегося оксида азота(IV) при нормальных условиях составляет $0,0672~л$ (или $67,2~мл$).