Номер 782, страница 137 - гдз по химии 8 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

782. При нагревании или действии солнечного света концентрированная азотная кислота разлагается на воду, кислород и оксид азота(IV). Последний имеет бурую окраску и обуславливает цвет концентрированной азотной кислоты, хранившейся на свету или при повышенной температуре.

a) Приведите уравнение реакции разложения азотной кислоты.

б) Какой объём (н. у.) газа выделится при полном разложении $1,00 \text{ см}^3$ азотной кислоты, имеющей плотность $1520 \text{ г/л}$?

а) Приведите уравнение реакции разложения азотной кислоты.

Согласно условию, концентрированная азотная кислота ($HNO_3$) при нагревании или под действием света разлагается на воду ($H_2O$), кислород ($O_2$) и оксид азота(IV) ($NO_2$).

Запишем схему реакции:

$$HNO_3 \rightarrow NO_2 + H_2O + O_2$$

Для уравнивания реакции необходимо расставить коэффициенты. Азот в азотной кислоте имеет степень окисления +5, а в оксиде азота(IV) — +4. Кислород в азотной кислоте имеет степень окисления -2, а в свободном виде — 0. Сбалансированное уравнение реакции имеет вид:

$$4HNO_3 \xrightarrow{t^\circ, h\nu} 4NO_2 \uparrow + 2H_2O + O_2 \uparrow$$

Ответ: $4HNO_3 \rightarrow 4NO_2 + 2H_2O + O_2$.

б) Какой объём (н. у.) газа выделится при полном разложении 1,00 см³ азотной кислоты, имеющей плотность 1520 г/л?

Дано:

$V(HNO_3) = 1.00 \text{ см}^3$

$\rho(HNO_3) = 1520 \text{ г/л}$

Перевод данных в другие единицы, в том числе СИ:

$V(HNO_3) = 1.00 \text{ см}^3 = 1.00 \times 10^{-3} \text{ л} = 1.00 \times 10^{-6} \text{ м}^3$

$\rho(HNO_3) = 1520 \text{ г/л} = 1.520 \text{ г/см}^3 = 1520 \text{ кг/м}^3$

Найти:

$V_{газ}$ (н. у.)

Решение:

1. Найдём массу 1,00 см³ азотной кислоты. Для удобства расчётов используем плотность в г/см³.

$$m(HNO_3) = \rho(HNO_3) \times V(HNO_3) = 1.520 \text{ г/см}^3 \times 1.00 \text{ см}^3 = 1.52 \text{ г}$$

2. Рассчитаем молярную массу азотной кислоты ($HNO_3$).

$$M(HNO_3) = M(H) + M(N) + 3 \times M(O) \approx 1 + 14 + 3 \times 16 = 63 \text{ г/моль}$$

3. Найдём количество вещества азотной кислоты.

$$n(HNO_3) = \frac{m(HNO_3)}{M(HNO_3)} = \frac{1.52 \text{ г}}{63 \text{ г/моль}} \approx 0.02413 \text{ моль}$$

4. По уравнению реакции $4HNO_3 \rightarrow 4NO_2 + 2H_2O + O_2$ определим суммарное количество вещества газообразных продуктов. Газами являются оксид азота(IV) ($NO_2$) и кислород ($O_2$).

Из уравнения следует, что из 4 моль $HNO_3$ образуется 4 моль $NO_2$ и 1 моль $O_2$, то есть всего $4 + 1 = 5$ моль газов.

Составим пропорцию для нахождения количества вещества газов ($n_{газ}$):

$\frac{n(HNO_3)}{4} = \frac{n_{газ}}{5}$

$$n_{газ} = \frac{5}{4} \times n(HNO_3) = 1.25 \times 0.02413 \text{ моль} \approx 0.03016 \text{ моль}$$

5. Найдём объём газов при нормальных условиях (н. у.), где молярный объём любого газа $V_m = 22.4 \text{ л/моль}$.

$$V_{газ} = n_{газ} \times V_m = 0.03016 \text{ моль} \times 22.4 \text{ л/моль} \approx 0.6756 \text{ л}$$

Округляя результат до трёх значащих цифр (в соответствии с точностью исходных данных), получаем:

$$V_{газ} \approx 0.676 \text{ л}$$

Ответ: объём выделившихся газов составляет 0,676 л.