Номер 1095, страница 174 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

1095. *Смесь, содержащую нитрат меди(II) и нитрат серебра, массы которых соответственно равны 10,0 и 20,0 г, прокалили до постоянной массы. Рассчитайте массовую долю веществ в полученном твёрдом остатке.

Дано:

$m(Cu(NO_3)_2) = 10,0$ г

$m(AgNO_3) = 20,0$ г

Найти:

$\omega(CuO)$ в твердом остатке - ?

$\omega(Ag)$ в твердом остатке - ?

Решение:

При прокаливании нитрата меди(II) и нитрата серебра происходят реакции термического разложения. Медь — металл средней активности, поэтому ее нитрат разлагается до оксида, диоксида азота и кислорода. Серебро — малоактивный металл, его нитрат разлагается до металлического серебра, диоксида азота и кислорода.

1. Запишем уравнения реакций:

$2Cu(NO_3)_2 \xrightarrow{t^\circ} 2CuO + 4NO_2\uparrow + O_2\uparrow$

$2AgNO_3 \xrightarrow{t^\circ} 2Ag + 2NO_2\uparrow + O_2\uparrow$

Твердый остаток после прокаливания до постоянной массы состоит из оксида меди(II) ($CuO$) и металлического серебра ($Ag$), так как диоксид азота ($NO_2$) и кислород ($O_2$) являются газами и улетучиваются.

2. Рассчитаем молярные массы веществ, используя относительные атомные массы: $Ar(Cu) = 63,5$; $Ar(Ag) = 108$; $Ar(N) = 14$; $Ar(O) = 16$.

$M(Cu(NO_3)_2) = 63,5 + 2 \times (14 + 3 \times 16) = 187,5$ г/моль.

$M(AgNO_3) = 108 + 14 + 3 \times 16 = 170$ г/моль.

$M(CuO) = 63,5 + 16 = 79,5$ г/моль.

$M(Ag) = 108$ г/моль.

3. Найдем количество вещества (моль) исходных нитратов:

$n(Cu(NO_3)_2) = \frac{m(Cu(NO_3)_2)}{M(Cu(NO_3)_2)} = \frac{10,0 \text{ г}}{187,5 \text{ г/моль}} \approx 0,05333$ моль.

$n(AgNO_3) = \frac{m(AgNO_3)}{M(AgNO_3)} = \frac{20,0 \text{ г}}{170 \text{ г/моль}} \approx 0,11765$ моль.

4. По уравнениям реакций найдем количество вещества и массу твердых продуктов:

Из первого уравнения следует, что $n(CuO) = n(Cu(NO_3)_2)$, так как коэффициенты перед ними равны (2:2 или 1:1).

$n(CuO) \approx 0,05333$ моль.

Масса образовавшегося оксида меди(II):

$m(CuO) = n(CuO) \times M(CuO) = 0,05333 \text{ моль} \times 79,5 \text{ г/моль} = 4,24$ г.

Из второго уравнения следует, что $n(Ag) = n(AgNO_3)$, так как коэффициенты перед ними равны (2:2 или 1:1).

$n(Ag) \approx 0,11765$ моль.

Масса образовавшегося серебра:

$m(Ag) = n(Ag) \times M(Ag) = 0,11765 \text{ моль} \times 108 \text{ г/моль} \approx 12,706$ г.

5. Рассчитаем общую массу твердого остатка:

$m_{остатка} = m(CuO) + m(Ag) \approx 4,24 \text{ г} + 12,706 \text{ г} = 16,946$ г.

6. Рассчитаем массовые доли веществ в твердом остатке:

$\omega(CuO) = \frac{m(CuO)}{m_{остатка}} \times 100\% = \frac{4,24 \text{ г}}{16,946 \text{ г}} \times 100\% \approx 25,02\%$.

$\omega(Ag) = \frac{m(Ag)}{m_{остатка}} \times 100\% = \frac{12,706 \text{ г}}{16,946 \text{ г}} \times 100\% \approx 74,98\%$.

Проверка: $25,02\% + 74,98\% = 100\%$.

Ответ:

Массовая доля оксида меди(II) в полученном твёрдом остатке составляет $25,02\%$, а массовая доля серебра — $74,98\%$.