Номер 6, страница 78 - гдз по химии 9 класс рабочая тетрадь Габриелян, Сладков

6. Найдите массу 63%-ного раствора азотной кислоты, полученной из 896 кг оксида азота(IV).

Дано:

Решение:

Дано:

Масса оксида азота(IV), $m(NO_2) = 896 \text{ кг}$

Массовая доля азотной кислоты в растворе, $\omega(HNO_3) = 63\% \text{ или } 0.63$

Масса оксида азота(IV) в системе СИ (граммы): $m(NO_2) = 896 \text{ кг} = 896 \times 10^3 \text{ г}$

Найти:

Массу раствора азотной кислоты, $m(\text{раствора}) - ?$

Решение:

1. Запишем уравнение реакции получения азотной кислоты из оксида азота(IV). В промышленности этот процесс происходит при участии кислорода и воды:

$4NO_2 + O_2 + 2H_2O \rightarrow 4HNO_3$

2. Рассчитаем молярные массы оксида азота(IV) и азотной кислоты. Для удобства расчетов будем использовать килограммы и киломоли.

Молярная масса оксида азота(IV) ($NO_2$):

$M(NO_2) = 14 + 2 \times 16 = 46 \text{ г/моль} = 46 \text{ кг/кмоль}$

Молярная масса азотной кислоты ($HNO_3$):

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

3. Найдем количество вещества (в киломолях) оксида азота(IV), вступившего в реакцию:

$\nu(NO_2) = \frac{m(NO_2)}{M(NO_2)} = \frac{896 \text{ кг}}{46 \text{ кг/кмоль}} \approx 19.478 \text{ кмоль}$

4. По уравнению реакции определим количество вещества азотной кислоты, которая образовалась. Согласно стехиометрическим коэффициентам, соотношение количеств веществ $NO_2$ и $HNO_3$ равно 4:4, или 1:1.

$\frac{\nu(NO_2)}{4} = \frac{\nu(HNO_3)}{4} \Rightarrow \nu(HNO_3) = \nu(NO_2)$

$\nu(HNO_3) \approx 19.478 \text{ кмоль}$

5. Вычислим массу чистой азотной кислоты, полученной в результате реакции:

$m(HNO_3) = \nu(HNO_3) \times M(HNO_3) = \frac{896}{46} \text{ кмоль} \times 63 \text{ кг/кмоль} \approx 1227.13 \text{ кг}$

6. Теперь найдем массу 63%-ного раствора азотной кислоты. Массовая доля вещества в растворе определяется по формуле:

$\omega(HNO_3) = \frac{m(HNO_3)}{m(\text{раствора})}$

Отсюда выразим массу раствора:

$m(\text{раствора}) = \frac{m(HNO_3)}{\omega(HNO_3)} = \frac{1227.13 \text{ кг}}{0.63} \approx 1947.8 \text{ кг}$

Проведем более точный расчет, чтобы избежать ошибок округления:

$m(\text{раствора}) = \frac{\frac{896}{46} \times 63}{0.63} = \frac{896}{46} \times \frac{63}{0.63} = \frac{896}{46} \times 100 = \frac{89600}{46} \approx 1947.826 \text{ кг}$

Округлим результат до целого числа.

Ответ: масса 63%-ного раствора азотной кислоты равна 1948 кг.