Какой объем газового продукта образуется при растворении 96 граммов меди в разведенной азотной кислоте?

Петровна

39

Для решения данной задачи, нам необходимо знать химическое уравнение реакции между медью и азотной кислотой. Рассмотрим это уравнение:

\[
Cu + 4HNO_3 \rightarrow Cu(NO_3)_2 + 2NO_2 + 2H_2O
\]

Из уравнения видно, что при реакции 1 моль меди (Cu) реагирует с 4 молями азотной кислоты (HNO3) и образуется 1 моль нитрата меди (Cu(NO3)2), 2 моля диоксида азота (NO2) и 2 моля воды (H2O).

Теперь, чтобы найти объем газа, образующегося при растворении 96 граммов меди, нам нужно следовать нескольким шагам:

1. Найдем количество вещества меди, используя ее молярную массу. Молярная масса меди (Cu) составляет около 63.55 г/моль.
\[ масса = количество вещества \times молярная\ масса \]
\[ количество\ вещества = \frac{масса}{молярная\ масса} \]
\[ количество\ вещества = \frac{96\ г}{63.55\ г/моль} \]

2. Переведем количество вещества меди в количество молей азотной кислоты, используя соотношение в уравнении реакции. Из уравнения видно, что 1 моль меди реагирует с 4 молями азотной кислоты.
\[ количество\ вещества\ HNO_3 = 4 \times количество\ вещества\ Cu \]

3. Выразим количество молей азотной кислоты в объеме с использованием уравнения идеальных газов:
\[ V = \frac{n \times R \times T}{P} \]
где V - объем газа (в литрах), n - количество молей газа, R - универсальная газовая постоянная (около \(8.314\ моль/л \cdot К\)), T - температура (в Кельвинах), P - давление (в паскалях).

4. Зная количество молей азотной кислоты, можем найти объем газа, образующегося при растворении меди, если знаем температуру и давление. Предположим, что температура и давление равны стандартным условиям: 0°C (273.15 K) и 1 атмосфере давления.

Теперь, давайте выполнять расчеты:

1. Найдем количество вещества меди:
\[ количество\ вещества\ Cu = \frac{96\ г}{63.55\ г/моль} \approx 1.51\ моль \]

2. Найдем количество вещества азотной кислоты:
\[ количество\ вещества\ HNO_3 = 4 \times количество\ вещества\ Cu \approx 4 \times 1.51\ моль \approx 6.04\ моль \]

3. Теперь, используя уравнение идеальных газов, найдем объем газа (азотной кислоты), образующегося при растворении меди:
\[ V = \frac{6.04\ моль \times 8.314\ моль/л \cdot К \times 273.15\ К}{1\ атм} \approx 13413.06\ литров \]

Таким образом, при растворении 96 граммов меди в азотной кислоте образуется примерно 13413.06 литров газа (азотной кислоты).