Номер 750, страница 132 - гдз по химии 8 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

750. К раствору азотной кислоты массой 4,70 кг с массовой долей $HNO_3$ 4,60 % добавили раствор гидроксида калия массой 2,80 кг с массовой долей $KOH$, равной 2,20 %. Во сколько раз уменьшилась массовая доля азотной кислоты в полученном растворе по сравнению с исходной?

Дано:

$m_{p-pa1}(HNO_3) = 4,70 \text{ кг}$
$w_1(HNO_3) = 4,60 \% = 0,0460$
$m_{p-pa2}(KOH) = 2,80 \text{ кг}$
$w(KOH) = 2,20 \% = 0,0220$

Найти:

$\frac{w_1(HNO_3)}{w_2(HNO_3)} - ?$

Решение:

При смешивании раствора азотной кислоты и раствора гидроксида калия происходит реакция нейтрализации:

$HNO_3 + KOH \rightarrow KNO_3 + H_2O$

1. Найдем массы чистых веществ в исходных растворах.

Масса азотной кислоты в первом растворе:

$m_1(HNO_3) = m_{p-pa1}(HNO_3) \cdot w_1(HNO_3) = 4,70 \text{ кг} \cdot 0,0460 = 0,2162 \text{ кг}$

Масса гидроксида калия во втором растворе:

$m(KOH) = m_{p-pa2}(KOH) \cdot w(KOH) = 2,80 \text{ кг} \cdot 0,0220 = 0,0616 \text{ кг}$

2. Рассчитаем молярные массы веществ и их количества.

Молярная масса азотной кислоты $HNO_3$:

$M(HNO_3) = 1 + 14 + 3 \cdot 16 = 63 \text{ г/моль} = 0,063 \text{ кг/моль}$

Молярная масса гидроксида калия $KOH$:

$M(KOH) = 39 + 16 + 1 = 56 \text{ г/моль} = 0,056 \text{ кг/моль}$

Количество вещества азотной кислоты:

$n_1(HNO_3) = \frac{m_1(HNO_3)}{M(HNO_3)} = \frac{0,2162 \text{ кг}}{0,063 \text{ кг/моль}} \approx 3,432 \text{ моль}$

Количество вещества гидроксида калия:

$n(KOH) = \frac{m(KOH)}{M(KOH)} = \frac{0,0616 \text{ кг}}{0,056 \text{ кг/моль}} = 1,1 \text{ моль}$

3. Определим, какое вещество находится в избытке.

Согласно уравнению реакции, вещества реагируют в соотношении 1:1. Сравним их количества:

$n_1(HNO_3) = 3,432 \text{ моль}$, а $n(KOH) = 1,1 \text{ моль}$.

Так как $n_1(HNO_3) > n(KOH)$, азотная кислота находится в избытке, а гидроксид калия полностью прореагирует.

4. Найдем массу оставшейся азотной кислоты.

Количество прореагировавшей азотной кислоты равно количеству гидроксида калия:

$n_{реаг}(HNO_3) = n(KOH) = 1,1 \text{ моль}$

Количество оставшейся азотной кислоты:

$n_2(HNO_3) = n_1(HNO_3) - n_{реаг}(HNO_3) = 3,432 - 1,1 = 2,332 \text{ моль}$

Масса оставшейся азотной кислоты:

$m_2(HNO_3) = n_2(HNO_3) \cdot M(HNO_3) = 2,332 \text{ моль} \cdot 0,063 \text{ кг/моль} \approx 0,1469 \text{ кг}$

5. Найдем массу конечного раствора и новую массовую долю азотной кислоты.

Масса конечного раствора равна сумме масс исходных растворов:

$m_{p-pa, кон} = m_{p-pa1}(HNO_3) + m_{p-pa2}(KOH) = 4,70 \text{ кг} + 2,80 \text{ кг} = 7,50 \text{ кг}$

Массовая доля азотной кислоты в полученном растворе:

$w_2(HNO_3) = \frac{m_2(HNO_3)}{m_{p-pa, кон}} = \frac{0,1469 \text{ кг}}{7,50 \text{ кг}} \approx 0,01959$ или $1,959\%$

6. Найдем, во сколько раз уменьшилась массовая доля азотной кислоты.

Для этого разделим исходную массовую долю на конечную:

$\frac{w_1(HNO_3)}{w_2(HNO_3)} = \frac{4,60\%}{1,959\%} \approx 2,348$

С учетом точности исходных данных (3 значащие цифры) округляем результат.

Ответ: массовая доля азотной кислоты уменьшилась в 2,35 раза.