Тесты и задачиЗадача 34Задачи на растворы
Через насыщенный раствор нитрата меди, приготовленный из 53,28 г Cu(NO3)2 · 6H2O, пропускали электрический ток до тех пор, пока на аноде не выделилось 1,344 л (н.у.) газа. К полученному раствору добавили 35 г воды и 13,8 г карбоната калия. Вычислите массовую долю нитрата калия в итоговом растворе. Примите, что растворимость безводного нитрата меди в условиях эксперимента равна 141 г/100 г воды, а при проведении электролиза соль в осадок не выпадает.
4
Решение

  1. Запишем уравнения реакций
    (1) Cu(NO3)2 · 6H2O → Cu(NO3)2 + 6H2O
    (2) 2Cu(NO3)2 + 2H2O = 2Cu + 4HNO3 + O2
    (3) 2HNO3 + K2CO3 = 2KNO3 + H2O + CO2
  2. Вычислим массу исходного раствора и количество кислорода
    n(Cu(NO3)2 · 6H2O) = m : M = 53,28 : 296 = 0,18 моль
    n(Cu(NO3)2 · 6H2O) = n(Cu(NO3)2) = 0,18 моль
    m(Cu(NO3)2) = n · M = 0,18 · 188 = 33,84 г
    В 241 г р-ра – 141 г соли
    В х г р-ра – 33,84 г соли   ⇒ х = mр-ра (Cu(NO3)2) = 33,84 · 241 : 141 = 57,84 г
    n(O2) = V : Vm = 1,344 : 22,4 = 0,06 моль
  3. Вычислим массу нитрата калия в растворе
    n(HNO3) = 4n (O2) = 0,24 моль
    nразл.(Сu(NO3)2) = 2n (O2) = 0,12 моль
    nост.(Сu(NO3)2) = 0,18 – 0,12 = 0,06 моль
    Эта величина дальше не пригодится, но по ней можно сделать важный вывод, что электролиз прошел не полностью. Если оставшееся после электролиза вещество точно вступает в следующую реакцию, то считать остаток нужно обязательно.
    n(K2CO3) = m : M = 13,8 : 138 = 0,1 моль
    0,24/2 > 0,1/1 ⇒ HNO3 в избытке
    n (KNO3) = 2n (K2CO3) = 0,2 моль
    m (KNO3) = n · M = 0,2 · 101 = 20,2 г
    mр-ра = mр-ра (Cu(NO3)2) – m (Cu) – m (O2) + m (H2O) + m (K2CO3) – m (CO2) = 57,84 – 0,12 · 64 – 0,06 · 32 + 35 + 13,8 – 0,1 · 44 = 92,64 г
    ω (KNO3) = 20,2 : 92,64 · 100% = 21,8%
Следующий вопрос →