Номер 7, страница 212 - гдз по химии 11 класс учебник Мычко, Прохоревич

7. Рассчитайте массу соли, которую можно получить в результате взаимодействия меди и раствора массой 50 г с массовой долей азотной кислоты 60 % (кислота концентрированная).

Дано:

$m_{раствора(HNO_3)} = 50 \text{ г}$

$\omega(HNO_3) = 60 \% = 0.60$

Найти:

$m_{соли}$ - ?

Решение:

Взаимодействие меди с концентрированной азотной кислотой (массовая доля 60% считается достаточной концентрацией) описывается следующим уравнением реакции:

$Cu + 4HNO_{3(конц.)} \rightarrow Cu(NO_3)_2 + 2NO_2\uparrow + 2H_2O$

В результате реакции образуется соль — нитрат меди(II) $Cu(NO_3)_2$. Расчеты будем вести, предполагая, что вся кислота вступает в реакцию.

1. Найдем массу чистого вещества азотной кислоты ($HNO_3$) в исходном растворе:

$m(HNO_3) = m_{раствора(HNO_3)} \cdot \omega(HNO_3)$

$m(HNO_3) = 50 \text{ г} \cdot 0.60 = 30 \text{ г}$

2. Рассчитаем молярные массы азотной кислоты и образующейся соли — нитрата меди(II):

$M(HNO_3) = 1 + 14 + 3 \cdot 16 = 63 \text{ г/моль}$

$M(Cu(NO_3)_2) = 63.5 + 2 \cdot (14 + 3 \cdot 16) = 63.5 + 2 \cdot 62 = 187.5 \text{ г/моль}$

3. Найдем количество вещества (число моль) азотной кислоты:

$\nu(HNO_3) = \frac{m(HNO_3)}{M(HNO_3)} = \frac{30 \text{ г}}{63 \text{ г/моль}} \approx 0.4762 \text{ моль}$

4. Согласно уравнению реакции, из 4 моль азотной кислоты образуется 1 моль нитрата меди(II). Составим пропорцию для нахождения количества вещества соли:

$\frac{\nu(HNO_3)}{\nu(Cu(NO_3)_2)} = \frac{4}{1}$

$\nu(Cu(NO_3)_2) = \frac{1}{4} \cdot \nu(HNO_3) = \frac{1}{4} \cdot \frac{30}{63} \text{ моль} = \frac{30}{252} \text{ моль} \approx 0.11905 \text{ моль}$

5. Рассчитаем массу нитрата меди(II), которую можно получить:

$m(Cu(NO_3)_2) = \nu(Cu(NO_3)_2) \cdot M(Cu(NO_3)_2)$

$m(Cu(NO_3)_2) = \frac{30}{252} \text{ моль} \cdot 187.5 \text{ г/моль} = \frac{5625}{252} \text{ г} \approx 22.32 \text{ г}$

Ответ: масса соли (нитрата меди(II)), которую можно получить, составляет 22.32 г.