Номер 23, страница 78 - гдз по химии 9 класс сборник задач и упражнений Габриелян, Тригубчак

Упражнения и задачи для самостоятельного решения. 8. Азот, фосфор и их соединения - номер 23, страница 78.

Условие.

23. Какой объём $NO_2$ выделится при взаимодействии $HNO_3$, полученной аммиачным способом из 112 л $NH_3$ (н. у.), с $Cu$?

Решение.

Решение 2.

Дано:

$V(\text{NH}_3) = 112$ л (н. у.)

$V_m = 22.4$ л/моль

Найти:

$V(\text{NO}_2)$ - ?

Решение:

Для решения задачи сначала определим количество вещества азотной кислоты, полученной из 112 л аммиака, а затем рассчитаем объем диоксида азота, который выделится при взаимодействии этой кислоты с медью.

Процесс получения азотной кислоты из аммиака можно представить следующей цепочкой превращений: $\text{NH}_3 \rightarrow \text{NO} \rightarrow \text{NO}_2 \rightarrow \text{HNO}_3$. Суммарное стехиометрическое соотношение, выведенное из стадийных уравнений (каталитическое окисление аммиака, окисление $\text{NO}$, поглощение $\text{NO}_2$ водой), показывает, что из 1 моль аммиака теоретически получается 1 моль азотной кислоты. Рассчитаем количество вещества аммиака, исходя из его объема (при нормальных условиях молярный объем $V_m = 22.4$ л/моль):

$n(\text{NH}_3) = \frac{V(\text{NH}_3)}{V_m} = \frac{112 \text{ л}}{22.4 \text{ л/моль}} = 5 \text{ моль}$

Так как молярное соотношение $n(\text{NH}_3) : n(\text{HNO}_3) = 1 : 1$, то количество вещества полученной азотной кислоты составляет:

$n(\text{HNO}_3) = 5 \text{ моль}$

Далее азотная кислота реагирует с медью. Выделение диоксида азота ($\text{NO}_2$) свидетельствует о реакции с концентрированной азотной кислотой. Запишем уравнение этой реакции:

$\text{Cu} + 4\text{HNO}_3(\text{конц.}) \rightarrow \text{Cu}(\text{NO}_3)_2 + 2\text{NO}_2\uparrow + 2\text{H}_2\text{O}$

Согласно этому уравнению, из 4 моль азотной кислоты образуется 2 моль диоксида азота. Найдем количество вещества $\text{NO}_2$, образовавшегося из 5 моль $\text{HNO}_3$:

$n(\text{NO}_2) = \frac{2}{4} \cdot n(\text{HNO}_3) = 0.5 \cdot 5 \text{ моль} = 2.5 \text{ моль}$

Наконец, найдем объем выделившегося диоксида азота при нормальных условиях:

$V(\text{NO}_2) = n(\text{NO}_2) \cdot V_m = 2.5 \text{ моль} \cdot 22.4 \text{ л/моль} = 56 \text{ л}$

Ответ: 56 л.