Question

Смесь массой 10 г, состоящий из Cu и CuO, обработали концентрированной азотной кислотой. При этом образовался газ объемом 6,72 л (н. У.). Вычислите массовые доли компонентов в исходной смеси.

Answer 1

Cu + 4HNO₃ = Cu(NO₃)₂ + 2NO₂↑ + 2H₂O; (1)
CuO + 2HNO₃ = Cu(NO₃)₂ + H₂O; (2)

n(NO₂) = V(NO₂)/Vm = 6,72/22,4 = 0,3 моль
по уравнению реакции (1) - n(Cu) = n(NO₂)/2 = 0,3/2 = 0,15 моль
m(Cu) = n(Cu)*M(Cu) = 0,15*64 = 9,6 г
m(CuO) = m(смеси) - m(Cu) = 10 - 9,6 = 0,4 г
W%(Cu) = (m(Cu)*100%)/m(смеси) = (9,6*100)/10 = 96 %
W%(CuO) = 100% - W%(Cu) = 100 - 96 = 4 %

Ответ: W(Cu)=96 %, W(CuO)=4 %

Answer 2

Для решения данной задачи, мы можем использовать закон действующих масс (закон Лавуазье), который утверждает, что масса продуктов реакции равна массе реагентов. Сначала, мы знаем массу и состав исходной смеси. Пусть масса меди (Cu) в смеси равна m1 грамм, а масса оксида меди (CuO) равна m2 грамм. Таким образом, у нас есть две неизвестные величины: m1 и m2. Мы также знаем, что образовался газ объемом 6,72 литра (н. у.), что позволяет нам определить количество вещества газа (например, с использованием закона Авогадро). Сначала, определим количество вещества газа (n) в условиях н.у. при помощи уравнения состояния идеального газа: PV = nRT Где: P - давление (стандартное давление составляет 1 атмосферу, что приближенно равно 101.3 кПа) V - объем газа (в литрах) n - количество вещества (в молях) R - универсальная газовая постоянная (приближенно равна 8.31 Дж/(моль·К)) T - температура (в Кельвинах) При н. у. температура составляет 273 К. Теперь, подставим известные значения: 1 атм = 101.3 кПа V = 6.72 литра T = 273 K R = 0.0821 л·атм/(моль·К) Из уравнения состояния идеального газа, мы можем рассчитать количество вещества (n): n = (P * V) / (R * T) n = (101.3 kPa * 6.72 L) / (0.0821 L·atm/(mol·K) * 273 K) n ≈ 2.54 моль Теперь мы знаем количество вещества (в молях) газа, который образовался в реакции. Давайте рассмотрим, какие вещества могли образоваться при взаимодействии Cu и CuO с концентрированной азотной кислотой. Реакция меди с азотной кислотой: 3Cu + 8HNO3 → 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O Реакция оксида меди (CuO) с азотной кислотой: CuO + 2HNO3 → Cu(NO3)2 + H2O Из уравнений реакций видно, что медь (Cu) и оксид меди (CuO) образуют одинаковый продукт - нитрат меди (Cu(NO3)2). Теперь мы можем использовать количество вещества образованного нитрата меди (Cu(NO3)2) для определения массы меди (Cu) и массы оксида меди (CuO). Молярная масса Cu(NO3)2: Молярная масса Cu = 63.5 г/моль Молярная масса N = 14.0 г/моль Молярная масса O = 16.0 г/моль Молярная масса Cu(NO3)2 = (2 * 63.5) + (2 * 14.0) + (6 * 16.0) = 127.0 г/моль Теперь мы можем рассчитать массу Cu(NO3)2, образовавшуюся в реакции: m(Cu(NO3)2) = n * М(Cu(NO3)2) m(Cu(NO3)2) = 2.54 моль * 127.0 г/моль = 322.78 г Теперь мы знаем массу Cu(NO3)2, которая образовалась в реакции. Поскольку Cu(NO3)2 образуется из меди (Cu) и оксида меди (CuO), то: m(Cu(NO3)2) = m(Cu) + m(CuO) 322.78 г = m1 + m2 Теперь мы можем использовать этот уравнение с одной известной величиной (массой Cu или массой CuO) для определения другой величины. Например, давайте найдем массу меди (Cu, m1): m1 = 322.78 г - m2 Теперь нам нужно определить массовую долю каждого компонента в исходной смеси. Массовая доля - это отношение массы данного компонента к общей массе смеси, умноженное на 100%. Массовая доля меди (Cu): Массовая доля Cu = (m1 / (m1 + m2)) * 100% Массовая доля оксида меди (CuO): Массовая доля CuO = (m2 / (m1 + m2)) * 100% Теперь мы можем рассчитать массовые доли: Массовая доля Cu = (m1 / (m1 + m2)) * 100% = (m1 / (322.78 г)) * 100% Массовая доля CuO = (m2 / (m1 + m2)) * 100% = (m2 / (322.78 г)) * 100% Вы можете использовать значение m1, которое мы расс