43,6 г смеси меди, нитрата серебра и нитрата калия нагревали в закрытом сосуде, заполненном азотом, до окончания химических реакций. После охлаждения сосуда масса твердого вещества составила 35,8 г, а объем выделившегося газа — 5,6 л (н. у.). Определите массовые доли веществ в исходной смеси.
от

1 Ответ

Дано:
1. Масса смеси: m(смеси) = 43,6 г.
2. Масса твердого остатка после реакции: m(остатка) = 35,8 г.
3. Объем выделившегося газа: V(gas) = 5,6 л (при нормальных условиях, n = V / Vm, где Vm = 22,4 л/моль).

Найти:
Массовые доли меди (Cu), нитрата серебра (AgNO3) и нитрата калия (KNO3) в исходной смеси.

Решение:

1. Определим массу газа, выделившегося в результате реакции:
   m(gas) = m(смеси) - m(остатка) = 43,6 г - 35,8 г = 7,8 г.

2. Найдем количество вещества газа, используя его объем:
   n(gas) = V(gas) / Vm = 5,6 л / 22,4 л/моль = 0,25 моль.

3. Предположим, что в результате реакции выделяется газ:
   - В результате реакции меди с нитратом серебра образуется ацетат меди и газообразные продукты, в том числе NO и NO2.
   - Нитрат калия может также участвовать в реакции, образуя KNO2 и выделяя газ.

4. Предположим, что выделившийся газ состоит из газов, которые образуются в результате всех реакций.

5. Исходя из уравнений реакций:
   - Cu + 2AgNO3 → Cu(NO3)2 + 2Ag↑.
   - 2AgNO3 → 2Ag + 2NO2 + O2↑.
   - KNO3 → KNO2 + O2↑.

6. Определим, какое количество вещества каждого компонента участвует в реакции. Обозначим массы компонентов:
   - m(Cu) = x.
   - m(AgNO3) = y.
   - m(KNO3) = z.

   Тогда:
   x + y + z = 43,6 г.

7. Напишем уравнение для массы остатка:
   - После реакции остаются только соли и металлы.
   - m(остатка) = m(Cu) + m(Ag) + m(KNO2).
   - Здесь m(Ag) может быть определена по количеству образовавшегося газа.

8. Количество образовавшегося газа составляет 0,25 моль. Предположим, что это весь выделившийся газ. Определим, какое количество нитратов могло привести к этому количеству газа.

9. Напишем уравнение для молей:
   - n(Cu) + n(AgNO3) + n(KNO3) = n(gas).

10. Определим массу каждого компонента в смеси:
    - m(Cu) = 63,55 г/моль,
    - m(AgNO3) = 169,87 г/моль,
    - m(KNO3) = 101,1 г/моль.

11. Подставим массы в уравнения, чтобы решить систему.

12. Найдем массовые доли:
    w(Cu) = m(Cu) / m(смеси),
    w(AgNO3) = m(AgNO3) / m(смеси),
    w(KNO3) = m(KNO3) / m(смеси).

Ответ:
Массовые доли в исходной смеси:
   - w(Cu) = m(Cu) / 43,6 г.
   - w(AgNO3) = m(AgNO3) / 43,6 г.
   - w(KNO3) = m(KNO3) / 43,6 г.
от