Перейти к содержанию

Железную пластинку массой 11,2 г погрузили в 10%-ный раствор нитрата меди(II) массой 200 г

Железную пластинку массой 11,2 г погрузили в 10%-ный раствор нитрата меди(II) массой 200 г. Через некоторое время концентрация нитрата меди в растворе уменьшилась в 5 раз. После этого пластинку перенесли в 125 г 75,6%-ного раствора азотной кислоты. Рассчитайте концентрацию кислоты в растворе после окончания реакции. В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).


1) Уравнения реакции:

$Fe + Cu(NO_3)_2 = Fe(NO_3)_2 + Cu$ (1)

$Fe + HNO_{3(конц.)} ≠$ (2)

$Cu + 4HNO_{3(конц.)} = Cu(NO_3)_2 + 2NO_2↑ + 2H_2O$ (3)

2) Находим количество вещества реагентов:

а) $m(Cu(NO_3)_2 )_{чист.}$ = 0.1 ‧ 200 = 20 г

$M(Cu(NO_3)_2)$ = 188 г/моль, $n(Cu(NO_3)_2)$ = 20 / 188 ≈ 0.106 моль

б) $ω_2(Cu(NO_3)_2) = ω_1(Cu(NO_3)_2)$ / 5 = 0.106 / 5 ≈ 0.02

в) $m(HNO_3)_{чист.}$ = 0.756 ‧ 125 = 94.5 г

$M(HNO_3)$ = 63 г/моль, $n(HNO_3)$ = 94.5 / 63 = 1.5 моль

3) По уравнению (1).

Пусть прореагировало x моль Fe, тогда:

а) M(Fe) = 56 г/моль, m(Fe)растворилось = 56x г

б) n(Cu) = n(Fe) = x моль

M(Cu) = 64 г/моль, m(Cu)выделилось = 64x г

в) $n(Cu(NO_3)_2)$ = n(Fe) = x моль

$m(Cu(NO_3)_2)_{прореагировало}$ = 188x г

г) составляем уравнение материального баланса для изменения концентрации нитрата меди(II) в растворе:

0.02 = (20 – 188x) / (200 + 56x – 64x)

x ≈ 0.085

д) n(Cu)выделилось = 0.085 моль, m(Cu)выделилось = 0.085 ‧ 64 = 5.44 г

4) По уравнению (3):

а) имеется — 1.5 моль $HNO_3$

прореагирует — (0.085 ‧ 4) = 0.34 моль $HNO_3$

останется — (1.5 – 0.34) = 1.16 моль $HNO_3$ (в избытке)

$m(HNO_3)_{осталось}$ = 1.16 ‧ 63 = 73.08 г

б) $n(NO_2)$ = 2n(Cu) = 2 ‧ 0.085 = 0.17 моль

$M(NO_2)$ = 46 г/моль, $m(NO_2)$ = 0.17 ‧ 46 = 7.82 г

в) $m_{р-ра}$ = 125 + 5.44 – 7.82 = 122.62 г

$ω_2(HNO_3)$ = 73.08 / 122.62 ≈ 0.596, или 59.6 %