Дано:
1. Масса 25%-ного раствора нитрата меди (II) = 376 г
2. Объем выделившегося газа на аноде = 10.08 л при нормальных условиях (н.у.)
3. Масса 5%-ного раствора карбоната натрия = 848 г
Найти:
Массовую долю кислоты в полученном растворе
Решение:
1. Рассмотрим реакцию, происходящую на аноде:
2H₂O -> O₂ + 4H⁺ + 4e⁻
2. Вычислим количество вещества газа, соответствующее объему:
n(O₂) = V / 22.4 = 10.08 / 22.4 ≈ 0.45 моль
3. Так как кислород производится из воды, то количество моль воды, превращенное в кислород, равно n(H₂O) = 0.45 моль.
4. Рассчитаем массу Cu(NO₃)₂, участвующую в реакции:
М(Cu(NO₃)₂) = 63.5 + 14 + 16 * 6 = 187.5 г/моль
Масса Cu(NO₃)₂ = 0.25 * 376 = 94 г
5. Рассмотрим реакцию образования карбоната меди (II) CuCO₃ и найдем количество моль CuCO₃:
Cu(NO₃)₂(aq) + Na₂CO₃(aq) -> CuCO₃(s) + 2NaNO₃(aq)
6. Найдем количество моль CuCO₃ по формуле:
M(CuCO₃) = 63.5 + 12 + 16 * 3 = 123.5 г/моль
Количество моль CuCO₃ = 848 / 100 * 5 / 123.5 ≈ 3.44 моль
7. Рассчитаем массу CuCO₃, образовавшегося при реакции:
М(CuCO₃) = 63.5 + 12 + 16 * 3 = 123.5 г/моль
Масса CuCO₃ = 848 / 100 * 5 = 42.4 г
8. Найдем массовую долю кислоты HNO₃ в полученном растворе:
Масса общего раствора = 376 + 848 = 1224 г
w(HNO₃) = (376 - 42.4) / 1224 * 100% ≈ 1.1%
Ответ:
Массовая доля кислоты в полученном растворе составляет примерно 1.1%.