Question

57. Смесь порошков Al и Сu обработали при обычных условиях необходимым количеством концентрированной азотной кислоты. После отделения твердого остатка получили 37.39 г раствора с массовой долей соли 50,28%. При обработке такого же количества исходной смеси избытком разбавленной серной кислоты выделилось на 6,272 л (н.у.) газа больше, чем при взаимодействии с азотной кислотой. Каковы массы металлов в их смеси? Какова массовая доля HNO3 в растворе? (ответ: 6,4г Cu, 8,64г Al, 62,7%)

Answer 1

Ответ:

Объяснение:

57. Смесь порошков Al и Сu обработали при обычных условиях необходимым количеством концентрированной азотной кислоты. После отделения твердого остатка получили

37.39 г раствора с массовой долей соли 50,28%. При обработке такого же количества исходной смеси избытком разбавленной серной кислоты выделилось на 6,272 л (н.у.) газа больше, чем при взаимодействии с азотной кислотой. Каковы массы металлов в их смеси? Какова массовая доля HNO3 в растворе?

(ответ: 6,4г Cu, 8,64г Al, 62,7%)

 Концентрированная  азотная  кислота  пассивирует алюминий,  поэтому с кислотой  будет  реагировать только  медь, а алюминий  останется  в  твердом  остатке  

Сu  +   4HNO3  =    Cu(NO3)2  +  2NO2↑   +  2 H2O

В  растворе    будет  нитрат меди.    Вычислим  молярную  массу  нитрата  меди  в  растворе:   37,39  г  × 0,5028 =  18,8 г  

Молярная  масса  Cu(NO3)2  равна  187,56 г/моль.  Тогда  количество  вещества  Cu(NO3)2 =  0,1  моль   и  меди  в  смеси  0,1  моль  или  6,4 г

Тогда  азотной  кислоты  вступит  в  реакцию  0,4  моль,  и  диоксида  азота   выделится  0,2  моль  или  4,48  л.

Масса  азотной  кислоты  в  растворе  составила  63 г/моль × 0,4 моль =  25,2 г  

Масса  исходного  раствора:

 37,39 г  -  18,8 соли  = 18,59      18,59 - 3,6 г образовавшейся   воды =

15 г  Н2О

15,0 г  +  25,2 г  кислоты =  40,2  г  масса  раствора  

ωHNO3  =  (25,2 г  / 40,2 г)  ×100  = 62,7%

 

Разбавленная   серная  кислота  будет  реагировать  только  алюминий:

  0,32 моль                                                0,48 моль

     2Al      +   3H2SO4   =    Al2(SO4)3  +  3H2↑

Объем  выделившегося   водорода  равен  4,48 л  +  6,272  л  =10,752 л   или   0,48  моль.

Тогда  по  уравнению  реакции  алюминия  вступило  0,32  моль  

и  масса   алюминия  составляет  27 г/моль  ×  0,32  моль  = 8,64 г  

Ответ:

 

Объяснение:

 

Answer 2

Давайте рассмотрим данную задачу шаг за шагом.

Обозначим массу порошка алюминия как $m_{Al}$ и массу порошка меди как $m_{Cu}$.

1. Рассмотрим реакцию обработки порошков алюминия и меди концентрированной азотной кислотой (HNO3):

   $3Cu + 8HNO_3 \rightarrow 3Cu(NO_3)_2 + 2NO + 4H_2O$

   $8Al + 24HNO_3 \rightarrow 8Al(NO_3)_3 + 3N_2O + 12H_2O$

2. После обработки и отделения твердого остатка, получено 37.39 г раствора с массовой долей соли 50.28%. Это означает, что масса соли в растворе составляет $0.5028 \times 37.39$ г.

3. Молярная масса Cu(NO3)2 = 63.55 г/моль (медь) + 2 * (14.01 г/моль (азот) + 3 * 16.00 г/моль (кислород)) = 187.56 г/моль

   Молярная масса Al(NO3)3 = 26.98 г/моль (алюминий) + 3 * (14.01 г/моль (азот) + 3 * 16.00 г/моль (кислород)) = 213.00 г/моль

4. Рассмотрим количество молей Cu(NO3)2 и Al(NO3)3, которое соответствует массе соли в растворе:

   Количество молей Cu(NO3)2 = $\frac{{0.5028 \times 37.39}}{{187.56}}$

   Количество молей Al(NO3)3 = $\frac{{0.5028 \times 37.39}}{{213.00}}$

5. Так как в каждой реакции получается по одному молекуле соответствующего оксида азота (NO или N2O) на один молекулу Cu(NO3)2 или Al(NO3)3, то изменение объема выделившегося газа будет связано с количеством молей меди и алюминия в смеси:

   Изменение объема газа = $6.272 \, \text{л} \, (\text{н.у.})$

6. Теперь, у нас есть два уравнения с двумя неизвестными ($m_{Cu}$ и $m_{Al}$):

   Для меди: $3n_{Cu} = \frac{{0.5028 \times 37.39}}{{187.56}}$

   Для алюминия: $8n_{Al} = \frac{{0.5028 \times 37.39}}{{213.00}}$

   Где $n_{Cu}$ - количество молей меди, $n_{Al}$ - количество молей алюминия.

7. Известно, что $n_{Cu} + n_{Al}$ также связано с изменением объема газа:

   $n_{Cu} + n_{Al} = \frac{{6.272 \, \text{л} \, (\text{н.у.})}}{{22.4 \, \text{л/моль}}}$

8. Решив эту систему уравнений, мы найдем значения $n_{Cu}$ и $n_{Al}$, а затем можно найти массы меди и алюминия:

   $m_{Cu} = n_{Cu} \times \text{молярная масса Cu}$

   $m_{Al} = n_{Al} \times \text{молярная масса Al}$

9. Наконец, массовая доля HNO3 в растворе равна массе HNO3, деленной на общую массу раствора:

   Массовая доля HNO3 = $\frac{{\text{масса HNO3}}}{{\text{масса раствора}}}$

Вычислив все необходимые значения, мы сможем сравнить полученные результаты с предоставленными вами ответами.