Номер C, страница 186 - гдз по химии 9 класс учебник Усманова, Сакарьянова

C

1. При воздействии разбавленной азотной кислоты на смесь меди и оксида меди, в которой $m \text{ (Cu)} : m \text{ (CuO)} = 1 : 1$, выделился газ объемом $6,72 \text{ л}$ (н.у.). Определите массу исходной смеси.

Ответ: $57,6 \text{ г.}$

2. При действии концентрированной азотной кислоты на смесь меди с алюминием массой $30 \text{ г}$ выделился газ $(V = 13,44 \text{ л}$ (н.у.)). Определите состав смеси.

Ответ: $19,2 \text{ г Cu}, 10,8 \text{ г Al.}$

1. Дано:

$m(\text{Cu}) : m(\text{CuO}) = 1 : 1$

$V(\text{газа}) = 6,72$ л (н.у.)

Найти:

$m(\text{смеси}) - ?$

Решение:

При обработке смеси меди и оксида меди(II) разбавленной азотной кислотой происходят две реакции.

1. Реакция оксида меди(II) с азотной кислотой. Это реакция кислотно-основного взаимодействия, в которой газ не выделяется:

$CuO + 2HNO_3 \rightarrow Cu(NO_3)_2 + H_2O$

2. Реакция меди с разбавленной азотной кислотой. В этой реакции выделяется газообразный оксид азота(II):

$3Cu + 8HNO_3(\text{разб.}) \rightarrow 3Cu(NO_3)_2 + 2NO\uparrow + 4H_2O$

Таким образом, весь выделившийся газ — это оксид азота(II), $NO$.

Найдем количество вещества выделившегося газа. При нормальных условиях (н.у.) молярный объем газов $V_m$ составляет 22,4 л/моль:

$n(NO) = \frac{V(NO)}{V_m} = \frac{6,72 \text{ л}}{22,4 \text{ л/моль}} = 0,3 \text{ моль}$

Используя уравнение реакции (2), определим количество вещества меди, которое прореагировало. Стехиометрическое соотношение между медью и оксидом азота(II) составляет $3:2$:

$n(Cu) = \frac{3}{2} \cdot n(NO) = \frac{3}{2} \cdot 0,3 \text{ моль} = 0,45 \text{ моль}$

Рассчитаем массу меди, зная ее молярную массу ($M(Cu) \approx 64$ г/моль):

$m(Cu) = n(Cu) \cdot M(Cu) = 0,45 \text{ моль} \cdot 64 \text{ г/моль} = 28,8 \text{ г}$

По условию задачи, массовое соотношение меди и оксида меди в исходной смеси $m(Cu) : m(CuO) = 1 : 1$, что означает, что их массы равны:

$m(CuO) = m(Cu) = 28,8 \text{ г}$

Масса исходной смеси равна сумме масс ее компонентов:

$m(\text{смеси}) = m(Cu) + m(CuO) = 28,8 \text{ г} + 28,8 \text{ г} = 57,6 \text{ г}$

Ответ: масса исходной смеси 57,6 г.

2. Дано:

$m(\text{смеси Cu и Al}) = 30$ г

$V(\text{газа}) = 13,44$ л (н.у.)

Реагент: $HNO_3(\text{конц.})$

Найти:

$m(\text{Cu}) - ?, m(\text{Al}) - ?$

Решение:

При действии концентрированной азотной кислоты на смесь меди и алюминия необходимо учитывать свойство пассивации некоторых металлов.

1. Алюминий пассивируется холодной концентрированной азотной кислотой. На его поверхности образуется прочная оксидная пленка, которая предотвращает дальнейшую реакцию. Следовательно, алюминий из смеси не реагирует.

2. Медь реагирует с концентрированной азотной кислотой, в результате чего выделяется бурый газ — оксид азота(IV):

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

Следовательно, выделившийся газ — это $NO_2$.

Найдем количество вещества выделившегося газа, используя молярный объем газов при н.у. ($V_m = 22,4$ л/моль):

$n(NO_2) = \frac{V(NO_2)}{V_m} = \frac{13,44 \text{ л}}{22,4 \text{ л/моль}} = 0,6 \text{ моль}$

По уравнению реакции (2) определим количество вещества меди. Стехиометрическое соотношение между медью и оксидом азота(IV) составляет $1:2$:

$n(Cu) = \frac{1}{2} \cdot n(NO_2) = \frac{1}{2} \cdot 0,6 \text{ моль} = 0,3 \text{ моль}$

Найдем массу меди в смеси, используя молярную массу меди ($M(Cu) \approx 64$ г/моль):

$m(Cu) = n(Cu) \cdot M(Cu) = 0,3 \text{ моль} \cdot 64 \text{ г/моль} = 19,2 \text{ г}$

Общая масса смеси состоит из масс меди и алюминия. Зная общую массу и массу меди, можно найти массу алюминия:

$m(\text{смеси}) = m(Cu) + m(Al)$

$m(Al) = m(\text{смеси}) - m(Cu) = 30 \text{ г} - 19,2 \text{ г} = 10,8 \text{ г}$

Ответ: состав смеси: 19,2 г Cu и 10,8 г Al.