×

Вы находитесь на архивном сайте ИНХ СО РАН. Сайт закрыт в связи с неактуальностью, представленной на нём информации.
Актуальный сайт расположен по адресу: www.niic.nsc.ru

Логотип ИНХ СО РАН

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки

Институт неорганической химии им. А.В. Николаева

Сибирского отделения Российской академии наук

Научно-образовательный центр Института неорганической химии
им. А.В. Николаева Сибирского отделения РАН

Электронный практикум, разработанный в рамках реализации Программы развития НИУ–НГУ

В.А. Емельянов, М.А. Ильин, К.А. Коваленко

Химические олимпиады. Задания и решения.

Задача 14.

Условие задачи

Навеска 19,07 г меди – это 19,07/63,55 = 0,3 моля. Медь окисляется азотной кислотой до степени окисления +2, т.е. эти 0,3 моля меди отдают азотной кислоте 0,6 моля электронов.

  1. С концентрированной HNO3 образуется 13,44/22,4 = 0,6 моля газа А, с разбавленной – 4,48/22,4 = 0,2 моля газа В, т.е. А и В – продукты одно- и трехэлектронного восстановления HNO3, т.е. NO2 и NO. Смеси Х получилось 7,17/22,4 = 0,32 моля, из которых х моль – это NO, а 0,32-х – NO2. Тогда 0,5*(0,32-х) + 3х/2 = 0,3, откуда х = 0,14, 0,32-х = 0,18. Количественный состав смеси Х. Объемные %: 100*0,14/0,32 = 43,75 (NO) и 56,25 (NO2). Масс. %: 100*30*0,14/(30*0,14+46*0,18) = 33,65 (NO) и 66,35 (NO2).

  2. Цинк тоже окисляется азотной кислотой до степени окисления +2. Одна цинковая гранула выделяет 761,6/22,4 = 34 ммоля NO2, следовательно, в ее состав входит 34/2 = 17 ммолей цинка. Ее масса составляет 17*65,4 = 1112 мг. В смеси У содержится всего 89,6/22,4 = 4 ммоля газов, в среднем по 4/17 = 0,235 моля на каждый моль вступившего в реакцию цинка. Это значит, что восстановление азотной кислоты прошло очень глубоко и коэффициенты перед соответствующими газами в уравнении реакции должны быть в 4-5 раз меньше, чем перед цинком (см. п. 3). Проверим N2 и N2O: пусть х – количество ммолей азота в смеси, тогда 4-х – количество N2O. Тогда 5х + 4(4-х) = 17, откуда х = 1, 4-х = 3. Проверим по массе: 28*1 + 44*3 = 160 мг, что совпадает с условием задачи, следовательно состав смеси предсказан нами правильно. Количественный состав: 100/4 = 25 об. % N2 и 75 об % N2O; 100*28/160 = 17,5 масс. %N2 и 82,5 масс. % N2O.

  3. Cu + 4HNO3 → Cu(NO3)2+ 2NO2↑+ 2H2O; 3Cu + 8HNO3 → 3Cu(NO3)2+ 2NO↑+ 4H2O; Zn + 4HNO3 → Zn(NO3)2+ 2NO2↑+ 2H2O; 4Zn + 10HNO3 → 4Zn(NO3)2+ N2O↑+ 5H2O; 5Zn + 12HNO3 → 5Zn(NO3)2 + N2↑+ 6H2O. Из очень разбавленной кислоты газ не выделяется, поскольку восстановление проходит наиболее глубоко – до иона аммония: 4Zn + 10HNO3 → 4Zn(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O.

  4. После аккуратного испарения растворов в опытах по растворению меди получится по 0,3 моля Cu(NO3)2*6H2O, т.е. 0,3*295,5 = 88,65 г. В случае цинка в первых двух опытах получится по 0,017 моль Zn(NO3)2*9H2O, т.е. 0,017*351,4 = 5,97 г. В третьем опыте образуется еще и нитрат аммония в количестве 0,017/4 = 0,00425 моль массой 0,00425*80 = 0,34 г, т.е. общая масса солей в этом опыте составит 5,97+0,34 = 6,31 г.