Номер 1101, страница 174 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

1101. *После прокаливания нитрата меди(II) масса твёрдого остатка оказалась на 2,16 г меньше массы исходной соли. Рассчитайте объём (н. у.) кислорода, выделившегося в данном опыте.

Дано:

Δm = m(Cu(NO₃)₂) - m(твёрдого остатка) = 2,16 г

Найти:

V(O₂) - ?

Решение:

При прокаливании нитрата меди(II) происходит его термическое разложение. Запишем уравнение этой химической реакции:

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

Исходное вещество, нитрат меди(II), является твёрдым. В результате реакции образуется твёрдый оксид меди(II) и два газообразных продукта: диоксид азота ($NO_2$) и кислород ($O_2$).

Уменьшение массы твёрдого вещества происходит за счёт выделения газов. Следовательно, разница между массой исходной соли и массой твёрдого остатка равна суммарной массе выделившихся газов:

$$m(газов) = m(NO_2) + m(O_2) = Δm = 2,16\ г$$

Согласно уравнению реакции, на 4 моль выделившегося диоксида азота приходится 1 моль кислорода. Соотношение их количеств вещества составляет:

$$n(NO_2) : n(O_2) = 4 : 1$$

Пусть количество вещества кислорода $n(O_2) = x\ моль$. Тогда количество вещества диоксида азота $n(NO_2) = 4x\ моль$.

Вычислим молярные массы газообразных продуктов:

$$M(O_2) = 2 \cdot 16 = 32\ г/моль$$

$$M(NO_2) = 14 + 2 \cdot 16 = 46\ г/моль$$

Теперь выразим массы газов через $x$:

$$m(O_2) = n(O_2) \cdot M(O_2) = x \cdot 32 = 32x\ г$$

$$m(NO_2) = n(NO_2) \cdot M(NO_2) = 4x \cdot 46 = 184x\ г$$

Составим уравнение, используя известную суммарную массу газов:

$$m(O_2) + m(NO_2) = 2,16$$

$$32x + 184x = 2,16$$

$$216x = 2,16$$

$$x = \frac{2,16}{216} = 0,01\ моль$$

Таким образом, количество вещества выделившегося кислорода $n(O_2) = 0,01\ моль$.

Объём кислорода при нормальных условиях (н. у.) можно рассчитать, используя молярный объём газов $V_m = 22,4\ л/моль$:

$$V(O_2) = n(O_2) \cdot V_m = 0,01\ моль \cdot 22,4\ л/моль = 0,224\ л$$

Ответ: объём выделившегося кислорода составляет 0,224 л.