Question

Нітроген(ІІ) оксид – хімічна сполука, яка відіграє важливу роль у функціонуванні імунної системи тварин та серцево-судинної системи людини. Виявили це американські вчені, за що отримали Нобелівську премію в 1998 році. В лабораторії добувають шляхом взаємодії розведеної нітратної кислоти з міддю при нагріванні. Який об’єм нітроген(ІІ) оксиду можна отримати при взаємодії 6,5 г міді та 13,7 г нітратної кислоти? Нитроген(II) оксид - химическое соединение, которое играет важную роль в функционировании иммунной системы животных и сердечно-сосудистой системы человека. Обнаружили это американские ученые, за что получили Нобелевскую премию в 1998 году. В лаборатории добывают путем взаимодействия разбавленной нитратной кислоты с медью при нагревании. Какой объем нитроген(II) оксида можно получить при взаимодействии 6,5 г меди и 13,7 г нитратной кислоты?

Answer 1

Объяснение:

Для розв'язання цієї задачі необхідно скласти рівняння хімічної реакції між міддю та нітратною кислотою:

Cu + 4HNO3 → Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O

З рівняння видно, що на 1 моль міді утворюється 1 моль NO2 (нітроген(ІІ) оксиду). Тому для визначення кількості NO2, яку можна отримати, необхідно спочатку визначити, скільки молей міді буде витрачено. Для цього переведемо масу міді у молі, скориставшись її молярною масою:

6,5 г / 63,55 г/моль = 0,102 моль Cu

Далі визначимо, скільки молей HNO3 буде витрачено, виходячи з маси цієї сполуки та її молярної маси:

13,7 г / 63,01 г/моль = 0,217 моль HNO3

Якщо реакція пройде повністю, то кількість NO2 буде дорівнювати 0,102 моль (так, як у даній реакції мідь є обмежуючим реагентом). Для визначення об’єму можна скористатись ідеальним газовим законом:

V = nRT/P

де n – кількість речовини в молях, R – універсальна газова стала (8,31 Дж/(моль·К)), T – температура у Кельвінах, P – тиск у Па.

Для розрахунку обсягу Н2O необхідно знати температуру та тиск у реакційному судині. Припустимо, що ці значення дорівнюють 25 градусів Цельсія (тобто 298 К) та нормальному тиску (101325 Па). Тоді:

V = 0,102 моль × 8,31 Дж/(моль·К) × 298 К / 101325 Па = 2,4 л

Отже, можна отримати 2,4 л NO2.

Answer 2

Щоб вирішити цю задачу, спочатку треба знайти хімічну реакцію між міддю та нітратною кислотою, а потім використати закон збереження маси для розрахунку об'єму нітроген(II) оксиду.

1. Знайдемо хімічну реакцію: Мідь (Cu) + Нітратна кислота (HNO3) → Нітроген(II) оксид (NO2) + Купрус(II) нітрат (Cu(NO3)2)

2. Знайдемо молярну масу речовин: Молярна маса Cu (мідь): 63,55 г/моль Молярна маса HNO3 (нітратна кислота): 63,01 г/моль Молярна маса NO2 (нітроген(II) оксид): 46,01 г/моль

3. Розрахунок кількості речовин: Кількість молей міді (n(Cu)) = маса (мідь) / молярна маса (мідь) n(Cu) = 6,5 г / 63,55 г/моль ≈ 0,102 моль

Кількість молей нітратної кислоти (n(HNO3)) = маса (нітратна кислота) / молярна маса (нітратна кислота) n(HNO3) = 13,7 г / 63,01 г/моль ≈ 0,217 моль

4. Врахуємо стехіометрію реакції (співвідношення між молекулами речовин): За рівнянням реакції, 1 моль міді утворює 1 моль NO2.

Отже, кількість молей NO2 (n(NO2)) = 0,102 моль (так як n(Cu) = n(NO2) у реакції)

5. Обчислимо об'єм NO2 за ідеальним газовим законом: V(NO2) = n(NO2) * Vм, де Vм - молярний об'єм (стандартно при 0 °C та 1 атмосфері, Vм ≈ 22,414 л/моль)

V(NO2) = 0,102 моль * 22,414 л/моль ≈ 2,29 л (до двох знаків після коми)

Отже, об'єм нітроген(II) оксиду, який можна отримати, становить приблизно 2,29 л.