Какова массовая доля азотной кислоты в растворе, полученном в результате растворения твердого остатка, образовавшегося

Viktorovna

63

Чтобы решить данную задачу, мы должны расписать все пошагово.

Шаг 1: Найдем количество вещества водорода, которое вступило в реакцию.
Молярный объем газа при нормальных условиях равен 22,4 литра. Мы имеем объем водорода, равный 3,36 литра. Поскольку мы знаем, что объем водорода и его количество вещества пропорциональны друг другу, мы можем найти количество вещества водорода следующим образом:

\[
n_{H_2} = \dfrac{V}{V_m}
\]

где \( n_{H_2} \) - количество вещества водорода, \( V \) - объем водорода, \( V_m \) - молярный объем газа при нормальных условиях.

Молярный объем газа при нормальных условиях равен 22,4 л/моль, поэтому:

\[
n_{H_2} = \dfrac{3,36}{22,4}
\]

\( n_{H_2} \approx 0,15 \) моль.

Шаг 2: Найдем количество вещества оксида меди.
Масса оксида меди равна 18 г. Чтобы найти количество вещества оксида меди, мы используем формулу:

\[
n_{CuO} = \dfrac{m_{CuO}}{M_{CuO}}
\]

где \( n_{CuO} \) - количество вещества оксида меди, \( m_{CuO} \) - масса оксида меди, \( M_{CuO} \) - молярная масса оксида меди.

Молярная масса оксида меди равна 79,5 г/моль, поэтому:

\[
n_{CuO} = \dfrac{18}{79,5}
\]

\( n_{CuO} \approx 0,23 \) моль.

Шаг 3: Составим уравнение реакции и найдем коэффициенты пропорционирования.
Реакция между водородом и оксидом меди может быть представлена следующим уравнением:

\[
CuO + H_2 \rightarrow Cu + H_2O
\]

Коэффициенты пропорционирования в данном реакции следующие: 1, 1, 1, 1.

Шаг 4: Найдем количество вещества азотной кислоты в 80% растворе.
Масса раствора азотной кислоты равна 150 г. Чтобы найти количество вещества азотной кислоты в данном растворе, мы используем формулу:

\[
n_{HNO_3} = \dfrac{m_{HNO_3}}{M_{HNO_3}}
\]

где \( n_{HNO_3} \) - количество вещества азотной кислоты, \( m_{HNO_3} \) - масса азотной кислоты, \( M_{HNO_3} \) - молярная масса азотной кислоты.

Молярная масса азотной кислоты равна 63 г/моль, поэтому:

\[
n_{HNO_3} = \dfrac{150 \cdot 0,8}{63}
\]

\( n_{HNO_3} \approx 1,9 \) моль.

Шаг 5: Найдем количество вещества оксида меди, которое растворилось при реакции с водородом.
Из уравнения реакции мы знаем, что каждый моль оксида меди реагирует с одним моль водорода. Таким образом, количество вещества оксида меди, реагировавшего с водородом, равно количеству вещества водорода, которое вступило в реакцию:

\[
n_{CuO_{reacted}} = n_{H_2}
\]

\( n_{CuO_{reacted}} \approx 0,15 \) моль.

Шаг 6: Найдем массовую долю азотной кислоты в полученном растворе.
Массовая доля (w) определяется по формуле:

\[
w = \dfrac{m_{HNO_3}}{m_{solution}} \cdot 100\%
\]

где \( m_{HNO_3} \) - масса азотной кислоты, \( m_{solution} \) - масса полученного раствора.

Мы уже знаем массу азотной кислоты (150 г) и ее массовую долю (80%). Теперь найдем общую массу полученного раствора:

\[
m_{solution} = m_{HNO_3} + m_{CuO_{reacted}} + m_{H_2O}
\]

Чтобы найти массу воды, которая образуется при реакции CuO с H2, мы используем массовое соотношение:

\[
m_{CuO_{reacted}} = n_{CuO_{reacted}} \cdot M_{CuO}
\]

Тогда:

\[
m_{solution} = 150 + 0,15 \cdot 79,5 + m_{H_2O}
\]

Найдем массу воды при помощи массового баланса:

\[
m_{H_2} = m_{H_2O}
\]

Значит:

\[
m_{solution} = 150 + 0,15 \cdot 79,5 + m_{H_2}
\]

Теперь мы можем выразить массовую долю азотной кислоты, подставив известные значения:

\[
w = \dfrac{150 \cdot 0,8}{150 + 0,15 \cdot 79,5 + m_{H_2}} \cdot 100\%
\]

После решения данного уравнения, мы получим окончательный ответ для массовой доли азотной кислоты в растворе.