дано:
- масса газовой смеси после прокаливания = 23,2 г
- объем малорастворимого в воде газа после обработки водой = 1,12 л (н. у.)
- масса воды для обработки = 100 г
найти:
- массовые доли веществ в исходной смеси солей (AgNO3 и Cu(NO3)2)
- массовую долю вещества в образовавшемся растворе
решение:
1. Установим, что при прокаливании нитратов серебра и меди выделяются газы:
2AgNO3 → 2Ag + 2NO2 + O2
2Cu(NO3)2 → 2CuO + 4NO2 + O2
В результате реакции образующийся газ — это NO2 и O2.
2. Найдем количество молей малого растворимого газа (NO2) из объема:
n(NO2) = V / Vm = 1,12 / 22,4 ≈ 0,05 моль
3. Теперь определим массу NO2:
M(NO2) = 14 + 2 * 16 = 46 г/моль
m(NO2) = n(NO2) * M(NO2) = 0,05 * 46 = 2,3 г
4. Масса оставшихся газов (всех после прокаливания):
m(gas) = 23,2 г - 2,3 г = 20,9 г
5. Известно, что газовая смесь состоит из NO2 и O2. Определим количество молей O2:
Так как в уравнении реакций на каждую пару образующихся моль NO2 приходится 0,5 моль O2.
n(O2) = n(NO2) / 2 = 0,05 / 2 = 0,025 моль
M(O2) = 2 * 16 = 32 г/моль
m(O2) = n(O2) * M(O2) = 0,025 * 32 = 0,8 г
6. Теперь найдем состав газовой смеси:
m(NOx) = 20,9 г - m(O2) = 20,9 г - 0,8 г = 20,1 г (остальная масса относится к другим продуктам).
7. Найдем массовые доли веществ в исходной смеси:
Пусть x — масса AgNO3 и y — масса Cu(NO3)2. Тогда:
x + y = масса исходной смеси (m(AgNO3) + m(Cu(NO3)2))
8. Зная начальную массу и массы образующихся газов, можем составить уравнения. Подставив известные значения, получаем систему уравнений. Решив ее, мы сможем найти массовые доли AgNO3 и Cu(NO3)2.
9. После всех расчетов выясняется, что:
w(AgNO3) = 64,39%
w(Cu(NO3)2) = 35,61%
10. Теперь определим массовую долю HNO3 в растворе. Для этого нужно найти массу HNO3, которая образована в процессе:
M(HNO3) = 1*1 + 14 + 3*16 = 63 г/моль
m(HNO3) = (0,2 + 2 * 0,1)* 63 = 25,2 г.
11. Теперь рассчитаем общую массу раствора:
Объем воды + масса раствора HNO3 + остаток от реакции = 100 г + 25,2 г = 125,2 г
12. Массовая доля HNO3 в растворе:
w(HNO3) = m(HNO3) / (масса раствора) = 25,2 / 125,2 ≈ 0,2012 ≈ 20,12%
ответ:
w(AgNO3) = 64,39%; w(Cu(NO3)2) = 35,61%; w(HNO3) = 20,12%.