Номер 438, страница 86 - гдз по химии 9 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

438. Рассчитайте массовую долю химического элемента кислорода в смеси, состоящей из нитрата меди(II) массой 4,66 г и нитрата натрия химическим количеством 0,122 моль.

Дано:

смесь, состоящая из нитрата меди(II), $Cu(NO_3)_2$, и нитрата натрия, $NaNO_3$

$m(\text{Cu(NO₃)₂}) = 4,66 \text{ г}$

$n(\text{NaNO₃}) = 0,122 \text{ моль}$

Найти:

$\omega(\text{O})$ в смеси - ?

Решение:

1. Массовая доля химического элемента в смеси вычисляется как отношение общей массы этого элемента в смеси к общей массе всей смеси: $\omega(\text{O}) = \frac{m_{\text{общая}}(\text{O})}{m_{\text{смеси}}}$

2. Найдем общую массу смеси. Для этого сначала определим массу нитрата натрия ($NaNO_3$), зная его химическое количество.

Молярная масса нитрата натрия (используя относительные атомные массы из периодической таблицы: $Ar(\text{Na}) = 23$, $Ar(\text{N}) = 14$, $Ar(\text{O}) = 16$):

$M(\text{NaNO₃}) = 23 + 14 + 3 \cdot 16 = 85 \text{ г/моль}$

Масса нитрата натрия в смеси:

$m(\text{NaNO₃}) = n(\text{NaNO₃}) \cdot M(\text{NaNO₃}) = 0,122 \text{ моль} \cdot 85 \text{ г/моль} = 10,37 \text{ г}$

Общая масса смеси:

$m_{\text{смеси}} = m(\text{Cu(NO₃)₂}) + m(\text{NaNO₃}) = 4,66 \text{ г} + 10,37 \text{ г} = 15,03 \text{ г}$

3. Найдем общую массу кислорода в смеси. Она складывается из массы кислорода в нитрате меди(II) и массы кислорода в нитрате натрия.

а) Найдем массу кислорода в нитрате меди(II) ($Cu(NO_3)_2$).

Молярная масса нитрата меди(II) ($Ar(\text{Cu}) = 64$, $Ar(\text{N}) = 14$, $Ar(\text{O}) = 16$):

$M(\text{Cu(NO₃)₂}) = 64 + 2 \cdot (14 + 3 \cdot 16) = 188 \text{ г/моль}$

Массу кислорода в образце $Cu(NO_3)_2$ можно найти через массовую долю кислорода в этом соединении:

$m(\text{O в Cu(NO₃)₂}) = m(\text{Cu(NO₃)₂}) \cdot \frac{6 \cdot Ar(\text{O})}{M(\text{Cu(NO₃)₂})} = 4,66 \text{ г} \cdot \frac{6 \cdot 16}{188} = 4,66 \text{ г} \cdot \frac{96}{188} \approx 2,38 \text{ г}$

б) Найдем массу кислорода в нитрате натрия ($NaNO_3$).

В одной молекуле $NaNO_3$ содержится 3 атома кислорода. Значит, количество вещества атомов кислорода в 3 раза больше количества вещества $NaNO_3$.

$n(\text{O в NaNO₃}) = 3 \cdot n(\text{NaNO₃}) = 3 \cdot 0,122 \text{ моль} = 0,366 \text{ моль}$

Масса кислорода в образце $NaNO_3$:

$m(\text{O в NaNO₃}) = n(\text{O в NaNO₃}) \cdot M(\text{O}) = 0,366 \text{ моль} \cdot 16 \text{ г/моль} = 5,856 \text{ г}$

в) Общая масса кислорода в смеси:

$m_{\text{общая}}(\text{O}) = m(\text{O в Cu(NO₃)₂}) + m(\text{O в NaNO₃}) = 2,38 \text{ г} + 5,856 \text{ г} = 8,236 \text{ г}$

4. Рассчитаем массовую долю кислорода в смеси:

$\omega(\text{O}) = \frac{m_{\text{общая}}(\text{O})}{m_{\text{смеси}}} = \frac{8,236 \text{ г}}{15,03 \text{ г}} \approx 0,548$

Для выражения в процентах, умножим результат на 100%:

$\omega(\text{O}) = 0,548 \cdot 100\% = 54,8\%$

Ответ: массовая доля кислорода в смеси составляет 54,8 %.