Номер 27, страница 78 - гдз по химии 9 класс сборник задач и упражнений Габриелян, Тригубчак

8. Азот, фосфор и их соединения. Упражнения и задачи для самостоятельного решения - номер 27, страница 78.

Условие.

27. Газ, полученный при действии концентрированной азотной кислоты на 12,8 г меди, смешали с избытком кислорода. Полученную газовую смесь растворили в воде. Найдите массу азотной кислоты, образовавшейся в растворе.

Решение.

Решение 2.

Дано:

Масса меди, $m(Cu) = 12,8 \text{ г}$

Кислород, $O_2$ - в избытке

Вода, $H_2O$ - в избытке

Найти:

Массу образовавшейся азотной кислоты, $m(HNO_3)$

Решение:

Процесс состоит из двух последовательных химических реакций.

1. Сначала медь реагирует с концентрированной азотной кислотой. Газ, который выделяется в этой реакции, - это оксид азота(IV) ($NO_2$). Уравнение реакции:

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

Найдем количество вещества меди ($Cu$), вступившей в реакцию. Молярная масса меди $M(Cu) \approx 64 \text{ г/моль}$.

$n(Cu) = \frac{m(Cu)}{M(Cu)} = \frac{12,8 \text{ г}}{64 \text{ г/моль}} = 0,2 \text{ моль}$

По стехиометрическим коэффициентам в уравнении реакции видно, что из 1 моль меди образуется 2 моль оксида азота(IV). Рассчитаем количество вещества выделившегося газа:

$n(NO_2) = 2 \cdot n(Cu) = 2 \cdot 0,2 \text{ моль} = 0,4 \text{ моль}$

2. Затем полученный газ ($NO_2$) растворяют в воде в присутствии избытка кислорода. При этом образуется азотная кислота ($HNO_3$). Уравнение реакции:

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

Поскольку кислород и вода взяты в избытке, весь оксид азота(IV) прореагирует. Из уравнения реакции следует, что из 4 моль $NO_2$ образуется 4 моль $HNO_3$. Таким образом, количество вещества азотной кислоты равно количеству вещества оксида азота(IV):

$n(HNO_3) = n(NO_2) = 0,4 \text{ моль}$

Наконец, рассчитаем массу образовавшейся азотной кислоты. Молярная масса азотной кислоты $M(HNO_3) = 1 + 14 + 3 \cdot 16 = 63 \text{ г/моль}$.

$m(HNO_3) = n(HNO_3) \cdot M(HNO_3) = 0,4 \text{ моль} \cdot 63 \text{ г/моль} = 25,2 \text{ г}$

Ответ: масса образовавшейся в растворе азотной кислоты равна 25,2 г.