Какова массовая доля азотной кислоты в растворе после титрования разбитой стеклянной ампулы массой 2,1

Загадочный_Парень

67

Для решения этой задачи нам потребуется использовать концепцию эквивалента реакции. Начнем с того, что определим количество вещества гидроксида натрия, добавленного в раствор. Мы знаем, что объем гидроксида натрия составляет 25 мл и что его концентрация равна 1М. Для определения количества вещества воспользуемся формулой:

\[ n(NaOH) = C \cdot V \]

где n(NaOH) - количество вещества гидроксида натрия, C - его концентрация, V - объем раствора.

Подставляя известные значения, получаем:

\[ n(NaOH) = 1 \, \text{М} \cdot 25 \, \text{мл} = 0,025 \, \text{моль} \]

Так как реакция между азотной кислотой и гидроксидом натрия протекает по эквивалентам, для определения количества вещества азотной кислоты, реагирующего с гидроксидом натрия, можно использовать соотношение стехиометрического уравнения реакции:

\[ 2 \text{HNO}_3 + \text{NaOH} \rightarrow \text{NaNO}_3 + \text{H}_2\text{O} \]

Из уравнения видно, что каждая молекула азотной кислоты реагирует с двумя молекулами гидроксида натрия. Следовательно, количество вещества азотной кислоты равно половине количества вещества гидроксида натрия:

\[ n(HNO_3) = \frac{1}{2} \cdot n(NaOH) = \frac{1}{2} \cdot 0,025 \, \text{моль} = 0,0125 \, \text{моль} \]

Теперь приступим к определению количества вещества соляной кислоты, реагирующего с избытком гидроксида натрия. Мы знаем, что объем соляной кислоты составляет 5,2 мл и что ее концентрация равна 0,7М. Используя аналогичную формулу, определяем количество вещества соляной кислоты:

\[ n(HCl) = C \cdot V = 0,7 \, \text{М} \cdot 5,2 \, \text{мл} = 0,00364 \, \text{моль} \]

Так как массовая доля (в процентах) выражает отношение массы искомого вещества к массе общего раствора, найдем массу азотной кислоты, растворенной в данном случае. Для этого воспользуемся формулой:

\[ m(HNO_3) = n(HNO_3) \cdot M(HNO_3) \]

где m(HNO_3) - масса азотной кислоты, n(HNO_3) - количество вещества азотной кислоты, M(HNO_3) - молярная масса азотной кислоты.

Молярная масса азотной кислоты (HNO3) равна 63 g/mol. Подставляя все значения, получаем:

\[ m(HNO_3) = 0,0125 \, \text{моль} \cdot 63 \, \text{г/моль} = 0,7875 \, \text{г} \]

Конечно, нам также нужно учесть массу стеклянной ампулы. Масса стекла составляет 2,1 г.

Теперь можно рассчитать массовую долю азотной кислоты в растворе. Для этого мы разделим массу азотной кислоты на общую массу раствора (включая ампулу):

\[ \text{массовая доля (в процентах)} = \frac{m(HNO_3)}{m(\text{раствор})} \times 100 \]

Общая масса раствора равна сумме массы ампулы и массы добавленных реагентов:

\[ m(\text{раствор}) = 0,7875 \, \text{г} + 2,1 \, \text{г} = 2,8875 \, \text{г} \]

Остается только подставить все значения в формулу:

\[ \text{массовая доля (в процентах)} = \frac{0,7875 \, \text{г}}{2,8875 \, \text{г}} \times 100 = 27,244 \%\]

Таким образом, массовая доля азотной кислоты в растворе составляет примерно 27,24%.