Question

Водород объемом 8,96 л (н.у.) пропустили при нагревании над порошком оксида меди (II), при этом водород прореагировал полностью. Полученный твердый остаток поместили в 510 г 20%-ного раствора нитрата серебра. Определите массовую долю соли в полученном растворе.  В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения исходных физических величин).

Answer 1

Запишем уравнения протекающих реакций: CuO + H2 = Cu + H2O                                      (I) Cu + 2AgNO3 = Cu(NO3)2 + 2Ag                  (II)
Вычислим количество водорода, реагирующего с оксидом меди (II): ν(H2) = V/Vm = 8,96/22,4 = 0,4 моль.
Обратим внимание на то, что водород по условию прореагировал полностью. На следующей стадии участвует медь, количество которой устанавливаем по водороду как реагенту, взятому в недостатке: ν(Cu) = ν(H2) = 0,4 моль.
Вычислим количество нитрата серебра: m(AgNO3) = m(р-ра AgNO3) • w(AgNO3)/100% = 510 • 20%/100% = 102 г, ν(AgNO3) = m/M = 102/170 = 0,6 моль.
Нитрат серебра в данном случае находится в недостатке, поэтому по нему далее рассчитываем массу нитрата меди. По уравнению реакции (II) ν(AgNO3) =2ν(Cu(NO3)2), поэтому ν(Cu(NO3)2) = 0,6/2 = 0,3 моль. m(Cu(NO3)2) = ν • M = 0,3 • 188 = 56,4 г.
Масса итогового раствора складывается из масс прореагировавшей меди и раствора нитрата серебра за вычетом осадка серебра: m(Cu) = ν • M = 0,3 • 64 = 19,2 г, m(Ag) = ν • M = 0,6 • 108 = 64,8 г, m(конечного р-ра) = m(р-ра AgNO3) + m(Cu) − m(Ag) = 510 + 19,2 − 64,8 = 464,4 г.
Ответим на вопрос задачи и найдем массовую долю нитрата меди: ω(Cu(NO3)2) = m(Cu(NO3)2)/m(конечного р-ра) • 100% = 56,4/464,4 • 100%  = 12,14%.