Какую массу 10 % мас. раствора азотной кислоты необходимо взять для растворения 1 г медно-никелевого сплава, содержащего 20 % мол. Ni, если медь восстанавливает азотную кислоту до NO, а никель – до N2O? Определите парциальные давления газов, выделившихся при растворении данной навески сплава при н.у. в сосуде объемом 10 дм3.
от

1 Ответ

Дано:
Массовая доля азотной кислоты в растворе = 10%
Масса медно-никелевого сплава = 1 г
Массовая доля никеля в сплаве = 20%
Объем сосуда = 10 дм³

Найти:
1. Массу 10% массового раствора азотной кислоты, необходимую для растворения 1 г медно-никелевого сплава.
2. Парциальные давления газов, выделившихся при растворении сплава (NO и N2O) в сосуде объемом 10 дм³.

Решение с расчетом:
1. Начнем с рассмотрения реакций восстановления для меди и никеля:
Cu + 2HNO3 -> Cu(NO3)2 + 2NO + H2O
Ni + 3HNO3 -> Ni(NO3)2 + 2NO + H2O

2. Рассчитаем молекулярные массы меди и никеля:
Медь (Cu): 63,5 г/моль
Никель (Ni): 58,7 г/моль

3. Определяем количество вещества меди и никеля в сплаве:
Медь (Cu): 1 г
Никель (Ni): 0,2 г (20% от 1 г)

4. Рассчитаем количество молей меди и никеля:
Медь (Cu): 1 г / 63,5 г/моль = 0,0157 моль
Никель (Ni): 0,2 г / 58,7 г/моль = 0,0034 моль

5. Далее, расчитаем массу азотной кислоты необходимую для растворения сплава, учитывая стехиометрию реакций:
0,0157 моль Cu требует 0,0314 моль HNO3
0,0034 моль Ni требует 0,0102 моль HNO3
Общее количество HNO3 = 0,0314 + 0,0102 = 0,0416 моль
Масса HNO3 = 0,0416 моль * 63 г/моль ≈ 2,62 г

6. Расчет парциальных давлений газов NO и N2O при растворении:
P(NO) = n(NO) * R * T / V
P(N2O) = n(N2O) * R * T / V
Где R - универсальная газовая постоянная, T - температура в Кельвинах (н.у.), V - объем сосуда.

7. При выделении NO и N2O происходит в реакциях с HNO3, следовательно, количество молей NO и N2O равно количеству молей HNO3.

8. Подставим значения и рассчитаем парциальные давления:
P(NO) = 0,0416 моль * 0,0821 * 273 / 10 = 0,0094 атм
P(N2O) = 0,0416 моль * 0,0821 * 273 / 10 = 0,0094 атм

Ответ:
1. Масса 10% массового раствора азотной кислоты, необходимая для растворения 1 г медно-никелевого сплава ≈ 2,62 г
2. Парциальное давление NO и N2O в сосуде объемом 10 дм³ ≈ 0,0094 атм
от