Дано:
масса раствора азотной кислоты: m(раствор HNO3) = 80 г
массовая доля HNO3 в растворе: w(HNO3) = 3%
массовая доля HNO3 в новом растворе: w(HNO3, новый) = 11%
масса оксида азота (V): m(N2O5) (ищем)
массовая доля LiOH в растворе: w(LiOH) = 17%
Молекулярная масса HNO3 = 63 г/моль
Молекулярная масса N2O5 = 108 г/моль
Молекулярная масса LiOH = 23 г/моль
Найти:
1. Массу оксида азота (V), которую нужно добавить.
2. Массу 17%-го раствора гидроксида лития, который прореагирует с полученным раствором.
Решение:
1. Масса HNO3 в начальном растворе:
m(HNO3, нач) = w(HNO3) × m(раствор HNO3) = 0,03 × 80 г = 2,4 г
2. Масса HNO3 в новом растворе:
m(HNO3, новый) = w(HNO3, новый) × m(новый раствор)
Пусть m(новый раствор) = m(раствор HNO3) + m(N2O5).
m(HNO3, новый) = 0,11 × (80 г + m(N2O5)).
Из уравнения:
2,4 г + m(N2O5) × (количество HNO3, которое добавится от N2O5) = 0,11 × (80 г + m(N2O5)).
В реакции N2O5 с водой получается HNO3:
N2O5 + H2O → 2HNO3.
Моль N2O5, образующий HNO3:
n(N2O5) = m(N2O5) / M(N2O5).
Так как на 1 моль N2O5 образуется 2 моль HNO3, получаем, что для m(N2O5) массы вещества будет образовано 2 × m(N2O5) / M(N2O5) массы HNO3.
Заменим в уравнении для массы HNO3 в новом растворе, получаем:
2,4 г + (2 × m(N2O5) / M(N2O5)) = 0,11 × (80 г + m(N2O5)).
Преобразуем уравнение для m(N2O5):
2,4 г + 2 × m(N2O5) / 108 г/моль = 0,11 × (80 г + m(N2O5))
2,4 г + 2 × m(N2O5) / 108 г/моль = 8,8 г + 0,11 × m(N2O5).
Решаем это уравнение относительно m(N2O5):
2 × m(N2O5) / 108 = 0,11 × m(N2O5) - 8,8 + 2,4,
2 × m(N2O5) / 108 = 0,11 × m(N2O5) - 6,4,
2 × m(N2O5) = 0,11 × m(N2O5) × 108 - 6,4 × 108,
2 × m(N2O5) = 11,88 × m(N2O5) - 691,2,
2 × m(N2O5) - 11,88 × m(N2O5) = -691,2,
-9,88 × m(N2O5) = -691,2,
m(N2O5) = 69,2 г.
Ответ: масса оксида азота (V), который надо добавить, равна 69,2 г.
3. Масса 17%-го раствора гидроксида лития, который может прореагировать с полученным раствором:
Реакция между HNO3 и LiOH:
HNO3 + LiOH → LiNO3 + H2O.
Моль HNO3 в растворе:
n(HNO3) = m(HNO3, новый) / M(HNO3) = 2 × 69,2 г / 63 г/моль = 2,2 моль.
Из уравнения реакции видно, что на 1 моль HNO3 требуется 1 моль LiOH. Значит, для нейтрализации 2,2 моль HNO3 потребуется 2,2 моль LiOH.
Масса LiOH:
m(LiOH) = n(LiOH) × M(LiOH) = 2,2 моль × 23 г/моль = 50,6 г.
Масса 17%-го раствора LiOH:
m(раствор LiOH) = m(LiOH) / 0,17 = 50,6 г / 0,17 = 297,06 г.
Ответ: масса 17%-го раствора гидроксида лития, который может прореагировать с получившимся раствором, равна 297,06 г.