Номер 425, страница 84 - гдз по химии 9 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

425. К раствору массой $240\ \text{г}$ с массовой долей азотной кислоты $12.4\ \%$ прибавили оксид азота(V) массой $20.0\ \text{г}$. Рассчитайте массовую долю азотной кислоты в полученном растворе.

Дано:

$m_{р-ра1}(HNO_3) = 240$ г

$\omega_1(HNO_3) = 12,4 \% = 0,124$

$m(N_2O_5) = 20,0$ г

Найти:

$\omega_2(HNO_3) - ?$

Решение:

При добавлении оксида азота(V) к водному раствору азотной кислоты он вступает в реакцию с водой, образуя дополнительное количество азотной кислоты. Эта реакция описывается следующим уравнением:

$N_2O_5 + H_2O \rightarrow 2HNO_3$

1. Рассчитаем массу азотной кислоты ($HNO_3$) в исходном растворе:

$m_1(HNO_3) = m_{р-ра1} \cdot \omega_1(HNO_3) = 240 \text{ г} \cdot 0,124 = 29,76 \text{ г}$

2. Рассчитаем молярные массы оксида азота(V) и азотной кислоты, используя атомные массы: Ar(N)=14, Ar(O)=16, Ar(H)=1.

$M(N_2O_5) = 2 \cdot 14 + 5 \cdot 16 = 28 + 80 = 108$ г/моль

$M(HNO_3) = 1 + 14 + 3 \cdot 16 = 15 + 48 = 63$ г/моль

3. Найдем количество вещества (моль) добавленного оксида азота(V):

$n(N_2O_5) = \frac{m(N_2O_5)}{M(N_2O_5)} = \frac{20,0 \text{ г}}{108 \text{ г/моль}} \approx 0,1852 \text{ моль}$

4. Согласно уравнению реакции, из 1 моль $N_2O_5$ образуется 2 моль $HNO_3$. Рассчитаем количество вещества азотной кислоты, образовавшейся в результате реакции:

$n_{прод}(HNO_3) = 2 \cdot n(N_2O_5) = 2 \cdot 0,1852 \text{ моль} = 0,3704 \text{ моль}$

5. Теперь найдем массу азотной кислоты, которая образовалась в реакции:

$m_{прод}(HNO_3) = n_{прод}(HNO_3) \cdot M(HNO_3) = 0,3704 \text{ моль} \cdot 63 \text{ г/моль} \approx 23,335 \text{ г}$

6. Общая масса азотной кислоты в конечном растворе будет суммой исходной массы и массы, образовавшейся в реакции:

$m_2(HNO_3) = m_1(HNO_3) + m_{прод}(HNO_3) = 29,76 \text{ г} + 23,335 \text{ г} = 53,095 \text{ г}$

7. Масса конечного раствора складывается из массы исходного раствора и массы добавленного оксида азота(V), так как он полностью прореагировал и стал частью раствора:

$m_{р-ра2} = m_{р-ра1} + m(N_2O_5) = 240 \text{ г} + 20,0 \text{ г} = 260 \text{ г}$

8. Наконец, рассчитаем массовую долю азотной кислоты в полученном растворе:

$\omega_2(HNO_3) = \frac{m_2(HNO_3)}{m_{р-ра2}} \cdot 100\% = \frac{53,095 \text{ г}}{260 \text{ г}} \cdot 100\% \approx 20,42\%$

Округляя результат до трех значащих цифр (как в исходных данных), получаем 20,4 %.

Ответ: массовая доля азотной кислоты в полученном растворе составляет 20,4 %.