Номер 6, страница 97 - гдз по химии 11 класс учебник Рудзитис, Фельдман

Подумайте, ответьте, выполните.... Параграф 21. Гидролиз органических и неорганических соединений. Глава IV. Растворы - номер 6, страница 97.

Условие.

6. Определите массу нитрата калия, необходимого для получения 200 мл 20%-ного раствора азотной кислоты (плотность 1,115 г/мл).

Решение.

Решение 2.

Дано:

$V_{\text{р-ра}}(HNO_3) = 200 \text{ мл}$
$\omega(HNO_3) = 20\% = 0.20$
$\rho_{\text{р-ра}}(HNO_3) = 1.115 \text{ г/мл}$

Найти:

$m(KNO_3) - ?$

Решение:

1. Для решения задачи необходимо знать химическую реакцию получения азотной кислоты из нитрата калия. Это стандартный лабораторный метод, заключающийся во взаимодействии нитрата калия с концентрированной серной кислотой при нагревании:

$KNO_3 + H_2SO_4 (\text{конц.}) \xrightarrow{t} KHSO_4 + HNO_3$

2. Первым шагом рассчитаем массу раствора азотной кислоты, используя заданные объем и плотность:

$m_{\text{р-ра}}(HNO_3) = V_{\text{р-ра}}(HNO_3) \cdot \rho_{\text{р-ра}}(HNO_3)$

$m_{\text{р-ра}}(HNO_3) = 200 \text{ мл} \cdot 1.115 \text{ г/мл} = 223 \text{ г}$

3. Далее определим массу чистой азотной кислоты ($HNO_3$), которая содержится в полученном растворе:

$m(HNO_3) = m_{\text{р-ра}}(HNO_3) \cdot \omega(HNO_3)$

$m(HNO_3) = 223 \text{ г} \cdot 0.20 = 44.6 \text{ г}$

4. Для стехиометрических расчетов нам понадобятся молярные массы азотной кислоты ($HNO_3$) и нитрата калия ($KNO_3$). Рассчитаем их, используя относительные атомные массы элементов из периодической таблицы (K ≈ 39, N ≈ 14, O ≈ 16, H ≈ 1):

$M(HNO_3) = 1 + 14 + 3 \cdot 16 = 63 \text{ г/моль}$

$M(KNO_3) = 39 + 14 + 3 \cdot 16 = 101 \text{ г/моль}$

5. Теперь найдем количество вещества (в молях) для чистой азотной кислоты:

$n(HNO_3) = \frac{m(HNO_3)}{M(HNO_3)} = \frac{44.6 \text{ г}}{63 \text{ г/моль}} \approx 0.7079 \text{ моль}$

6. Согласно уравнению реакции, соотношение между нитратом калия и азотной кислотой составляет 1:1. Это означает, что для получения одного моля азотной кислоты требуется один моль нитрата калия.

$n(KNO_3) = n(HNO_3) \approx 0.7079 \text{ моль}$

7. Наконец, зная количество вещества нитрата калия, мы можем найти его массу:

$m(KNO_3) = n(KNO_3) \cdot M(KNO_3)$

$m(KNO_3) \approx 0.7079 \text{ моль} \cdot 101 \text{ г/моль} \approx 71.5 \text{ г}$

Ответ: для получения указанного раствора азотной кислоты потребуется 71,5 г нитрата калия.