Дано:
- Масса оксида меди (CuO) = 16,0 г
- Масса меди (Cu) = 19,2 г
- Массовая доля азотной кислоты (HNO3) в растворе = 56,0 %
Найти:
- Массу концентрированной азотной кислоты, необходимую для полного растворения смеси.
Решение:
1. Составим уравнения реакций для растворения оксида меди и меди в азотной кислоте:
- Растворение оксида меди (CuO):
CuO + 2HNO3 -> Cu(NO3)2 + H2O
- Растворение меди (Cu):
Cu + 4HNO3 -> Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O
2. Находим количество вещества оксида меди (CuO):
- Молярная масса CuO = 63,5 (Cu) + 16 (O) = 79,5 г/моль
- n(CuO) = m(CuO) / M(CuO) = 16,0 г / 79,5 г/моль ≈ 0,201 моль
3. Находим количество вещества меди (Cu):
- Молярная масса Cu = 63,5 г/моль
- n(Cu) = m(Cu) / M(Cu) = 19,2 г / 63,5 г/моль ≈ 0,302 моль
4. Теперь определим общее количество эквивалентов HNO3, необходимое для реагирования с CuO и Cu:
- Для CuO требуется 2 моль HNO3 на 1 моль CuO:
n(HNO3 для CuO) = 2 * n(CuO) = 2 * 0,201 = 0,402 моль HNO3
- Для Cu требуется 4 моль HNO3 на 1 моль Cu:
n(HNO3 для Cu) = 4 * n(Cu) = 4 * 0,302 = 1,208 моль HNO3
5. Общее количество HNO3:
n(HNO3 total) = n(HNO3 для CuO) + n(HNO3 для Cu) = 0,402 + 1,208 = 1,610 моль HNO3
6. Находим массу HNO3:
- Молярная масса HNO3 = 63 г/моль
m(HNO3) = n(HNO3 total) * M(HNO3) = 1,610 моль * 63 г/моль ≈ 101,43 г
7. Так как это масса чистой HNO3, определим массу раствора с массовой долей 56%:
- w = m(HNO3) / m(раствора)
m(раствора) = m(HNO3) / w = 101,43 г / 0,56 ≈ 181,66 г
Ответ:
Для полного растворения смеси, содержащей оксид меди(II) массой 16,0 г и медь массой 19,2 г, потребуется примерно 181,66 г концентрированного водного раствора азотной кислоты.