дано:
- масса раствора азотной кислоты = 220 г
- массовая доля азотной кислоты в растворе = 22%
- объем выделившегося газа (ацетилена) = 6,27 л (н. у.)
найти:
1. массовую долю азотной кислоты в полученном растворе после реакции с карбидом кальция.
решение:
1. Сначала найдем массу азотной кислоты в исходном растворе:
масса HNO3 = 220 г * 0,22 = 48,4 г
2. Далее определим количество газа, который выделился. Используем уравнение состояния идеального газа для расчета количества молей газа:
PV = nRT, где:
- P = 101325 Пa (атм. давление)
- V = 6,27 л = 0,00627 м³
- R = 8,314 Дж/(моль·К) (универсальная газовая постоянная)
- T = 273 К (температура в н.у.)
Сначала преобразуем формулу для нахождения количества молей n:
n = PV / RT
Подставим значения:
n = (101325 Па * 0,00627 м³) / (8,314 Дж/(моль·К) * 273 К) ≈ 0,28 моль
3. Реакция между карбидом кальция (CaC2) и азотной кислотой (HNO3) даёт:
CaC2 + 2HNO3 → Ca(NO3)2 + C2H2 ↑
Из уравнения видно, что 1 моль CaC2 реагирует с 2 моль HNO3. Следовательно, количество HNO3, которое прореагировало с 0,28 моль C2H2 (количество газа):
количество HNO3 = 0,28 моль C2H2 * 2 = 0,56 моль HNO3
4. Найдем массу HNO3, которая прореагировала:
молярная масса HNO3 = 63 г/моль
масса HNO3_react = 0,56 моль * 63 г/моль = 35,28 г
5. Теперь найдем оставшуюся массу HNO3 в растворе:
остаток HNO3 = начальная масса HNO3 - масса HNO3, которая прореагировала
остаток HNO3 = 48,4 г - 35,28 г = 13,12 г
6. Общая масса раствора после реакции будет равна:
масса нового раствора = начальная масса раствора + масса добавленного карбида кальция (предполагаем, что в реакцию идет только карбид кальция и воды, массу карбида не учитываем)
масса нового раствора = 220 г (начальный раствор) + масса CaC2 (которую мы не знаем, но она незначительна для массовой доли, поэтому можем ее игнорировать).
7. Чтобы найти массовую долю HNO3 в новом растворе, используем формулу:
массовая доля HNO3 = остаточная масса HNO3 / масса нового раствора * 100%
Для простоты, примем массу нового раствора как 220 г (так как масса CaC2 мала):
массовая доля HNO3 = 13,12 г / 220 г * 100% ≈ 5,96%
ответ:
Массовая доля азотной кислоты в полученном растворе составляет примерно 5,96%.