Какова массовая доля нитрата меди (II) в полученном растворе после полного реагирования 5,2 г цинка с 320 г 5% раствора

Ryzhik

47

Чтобы решить данную задачу, нам необходимо выполнить несколько шагов. Давайте начнем:

Шаг 1: Рассчитаем количество молей цинка (Zn), сульфата меди (CuSO4) и азотной кислоты (HNO3), которые реагируют.

1) Масса цинка (Zn) равна 5,2 г.

2) Масса сульфата меди (CuSO4) равна 320 г.
Обратите внимание, что данный раствор является 5% раствором, что означает, что в 100 г раствора содержится 5 г сульфата меди (CuSO4).
Таким образом, масса сульфата меди (CuSO4) составляет 5% от 320 г:
\[Масса\ CuSO4 = 5/100 * 320 \ г = 16\ г\]

3) Объем азотной кислоты (HNO3) равен 40 мл.
У нас также есть плотность азотной кислоты, которая равна 1,055 г/мл.
Таким образом, масса азотной кислоты (HNO3) равна:
\[Масса\ HNO3 = 40 \ мл * 1,055 \ г/мл = 42,2\ г\]

Шаг 2: Рассчитаем количество молей нитрата меди (Cu(NO3)2), которое образуется при полном реагировании цинка.

Чтобы найти количество молей нитрата меди (Cu(NO3)2), нам нужно знать соотношение между цинком (Zn) и нитратом меди (Cu(NO3)2) в балансированном уравнении реакции.

Балансированное уравнение реакции между цинком (Zn) и сульфатом меди (CuSO4) выглядит следующим образом:

\[Zn + CuSO4 → ZnSO4 + Cu\]

Из уравнения видно, что каждый моль цинка (Zn) соответствует одному молю нитрата меди (Cu(NO3)2).

Таким образом, количество молей нитрата меди (Cu(NO3)2), образующееся при реакции с цинком (Zn), равно количеству молей цинка (Zn), которое составляет:

\[Количество\ молей\ Cu(NO3)2 = Количество\ молей\ Zn = \frac{Масса\ Zn}{Молярная\ масса\ Zn}\]

Молярная масса цинка (Zn) составляет 65,38 г/моль.

Подставляя значения, получаем:

\[Количество\ молей\ Cu(NO3)2 = \frac{5,2\ г}{65,38\ г/моль} = 0,0794\ моль\]

Шаг 3: Рассчитаем общую массу полученного раствора.

Общая масса раствора будет равна сумме масс цинка (Zn), сульфата меди (CuSO4) и азотной кислоты (HNO3):

Общая масса раствора = Масса цинка (Zn) + Масса сульфата меди (CuSO4) + Масса азотной кислоты (HNO3)

Общая масса раствора = 5,2 г + 16 г + 42,2 г = 63,4 г

Шаг 4: Рассчитаем массовую долю нитрата меди (Cu(NO3)2) в полученном растворе.

Массовая доля нитрата меди (Cu(NO3)2) будет равна:

\[Массовая\ доля = \frac{Масса\ Cu(NO3)2}{Общая\ масса\ раствора} \times 100\%\]

Подставляя значения, получаем:

\[Массовая\ доля = \frac{0,0794\ моль \times (молярная\ масса\ Cu(NO3)2)}{63,4\ г} \times 100\%\]

Молярная масса нитрата меди (Cu(NO3)2) составляет:
\[63,55 г/моль + (3 \times 16,00 \ г/моль) = 187,55 г/моль\]

Подставляя значения и проводя вычисления, получаем:

\[Массовая\ доля \approx 0,11\%\]

Таким образом, массовая доля нитрата меди (II) в полученном растворе составляет примерно 0,11%.