Каков объём азотной кислоты (в см3) с молярной концентрацией 0.25 моль/дм3, необходимый для полной нейтрализации

Letuchaya_Mysh

18

Для решения этой задачи нужно использовать закон сохранения массы и стехиометрические соотношения между реагентами и продуктами реакции нейтрализации. Воспользуемся следующей последовательностью шагов:

1. Найдем количество известковой воды, масса которой равна 1028 г и плотность которой составляет 1.0 г/см3. Для этого воспользуемся формулой:

\[ \text{масса} = \text{объем} \times \text{плотность} \]

Раскроем формулу для объема:

\[ \text{объем} = \frac{\text{масса}}{\text{плотность}} = \frac{1028}{1.0} = 1028 \, \text{см}^3 \]

Таким образом, объем известковой воды составляет 1028 см3.

2. Определим количество щелочи (Ca(OH)2) в известковой воде. Для этого воспользуемся формулой массовой доли:

\[ \text{массовая доля} = \frac{\text{масса реагента}}{\text{масса известковой воды}} \times 100\% \]

Подставим известные значения:

\[ 0.18\% = \frac{\text{масса реагента}}{1028} \times 100\% \]

Найдем массу реагента:

\[ \text{масса реагента} = \frac{0.18}{100} \times 1028 = 1.8504 \, \text{г} \]

3. Теперь найдем количество молей известковой воды, используя молярную массу Ca(OH)2. Молярная масса Ca(OH)2 равна сумме масс атомов в молекуле:

\[ \text{молярная масса Ca(OH)2} = \text{масса Ca} + 2 \times \text{масса O} + 2 \times \text{масса H} \]

Массы элементов можно найти в периодической системе элементов или использовать значения:

\[ \text{масса Ca} = 40.08 \, \text{г/моль} \]
\[ \text{масса O} = 16.00 \, \text{г/моль} \]
\[ \text{масса H} = 1.01 \, \text{г/моль} \]

Подставим значения:

\[ \text{молярная масса Ca(OH)2} = 40.08 + 2 \times 16.00 + 2 \times 1.01 = 74.10 \, \text{г/моль} \]

Теперь найдем количество молей известковой воды:

\[ \text{количество молей Ca(OH)2} = \frac{\text{масса реагента}}{\text{молярная масса Ca(OH)2}} = \frac{1.8504}{74.10} = 0.024982 \, \text{моль} \]

4. Поскольку нейтрализация является реакцией 1:2 между азотной кислотой (HNO3) и известковой водой (Ca(OH)2), количество молей азотной кислоты будет в два раза больше количества молей известковой воды (из стехиометрии реакции). Таким образом, количество молей азотной кислоты равно:

\[ \text{количество молей HNO3} = 2 \times \text{количество молей Ca(OH)2} = 2 \times 0.024982 = 0.049964 \, \text{моль} \]

5. Наконец, найдем объем азотной кислоты, используя ее молярную концентрацию. Молярная концентрация задана как 0.25 моль/дм3. Объем можно найти, используя следующую формулу:

\[ \text{количество молей} = \text{концентрация} \times \text{объем} \]

Подставим известные значения и найдем объем:

\[ 0.049964 = 0.25 \times \text{объем} \]

\[ \text{объем} = \frac{0.049964}{0.25} = 0.199856 \, \text{дм}^3 \]

Таким образом, для полной нейтрализации известковой воды массой 1028 г, с массовой долей щелочи 0.18%, необходим объем азотной кислоты равный 0.199856 дм3.