Question

Красный фосфор содержит 2,6% влаги. какой объем 68% раствора азотной кислоты необходимо взять для окисления фосфора массой 100 г, если при этом выделится оксид азота (II)

Answer 1

100 г фосфора содержат 2,6 г. влаги, значит, чистого фосфора там 100 - 2,6 = 97,4 г, что составляет 97,4/31 = 3,14 моль.
По уравнению
3P + 5HNO3 + 2H2O -----> 3H3PO4 + 5NO
азотной кислоты потребуется 3,14*5/3 = 5,23 моль, что занимает 5,23*63 = 329,5 граммов. Такая масса азотной кислоты содержится в 329,5/0,68 = 484,5 граммах раствора (68%-ного), объемом 484,5/1,41 = 343,6 мл.

PS. 68%-ная азотная кислота - это достаточно концентрированная кислота, и она восстанавливается до оксида азота (IV) совсем по другому уравнению.

Answer 2

Давайте рассмотрим химическую реакцию окисления красного фосфора азотной кислотой:

\[ \mathrm{P_4 + 10HNO_3 \rightarrow 4H_3PO_4 + 10NO_2 + 2H_2O} \]

Из уравнения реакции видно, что на один моль фосфора (\(P_4\)) требуется 10 молей азотной кислоты (\(HNO_3\)), и в результате образуется 10 молей оксида азота (II) (\(NO_2\)).

Масса молекулы фосфора (\(P_4\)) равна примерно \(123.88 \, \text{г/моль}\).

Так как у нас есть 100 г красного фосфора, то количество молей фосфора можно рассчитать следующим образом:

\[ \text{Моли } P_4 = \frac{\text{Масса}}{\text{Масса молекулы}} = \frac{100 \, \text{г}}{123.88 \, \text{г/моль}} \]

Теперь мы знаем, что на каждый моль фосфора требуется 10 молей азотной кислоты. Таким образом, количество молей азотной кислоты (\(HNO_3\)) будет:

\[ \text{Моли } HNO_3 = 10 \times \text{Моли } P_4 \]

Теперь мы можем рассчитать массу азотной кислоты, которая содержится в растворе. Для этого умножим количество молей азотной кислоты на её молекулярную массу.

\[ \text{Масса } HNO_3 = \text{Моли } HNO_3 \times \text{Масса молекулы } HNO_3 \]

Теперь у нас есть масса азотной кислоты, содержащейся в растворе. Но важно учесть, что раствор содержит 68% азотной кислоты по объему. Это означает, что 68 г из 100 г раствора - это масса азотной кислоты.

Таким образом, объем раствора азотной кислоты можно рассчитать, используя массу азотной кислоты и её плотность. Плотность азотной кислоты приблизительно равна \(1.51 \, \text{г/см}^3\). Объем можно выразить следующим образом:

\[ \text{Объем} = \frac{\text{Масса азотной кислоты}}{\text{Плотность азотной кислоты}} \]

Таким образом, объем 68% раствора азотной кислоты, необходимый для окисления 100 г красного фосфора, можно рассчитать, выполнив все эти шаги.