Номер 5, страница 14 - гдз по химии 9 класс сборник контрольных и самостоятельных работ Сеген, Алексеева

Дано:

$m(Cu) = 16.64 \text{ г}$

Концентрированная $HNO_3$ (избыток)

Практический выход $\eta = 75 \text{ \%}$

Газ оранжево-бурого цвета - $NO_2$

Условия: н. у. (нормальные условия: температура $0^\circ C$, давление $1$ атм)

Перевод в СИ:

$m(Cu) = 16.64 \times 10^{-3} \text{ кг}$

Молярный объем при н. у. $V_m = 22.4 \text{ дм}^3/\text{моль} = 22.4 \times 10^{-3} \text{ м}^3/\text{моль}$

Найти:

$V(NO_2)$ - ? $дм^3$

Решение:

1. Запишем уравнение реакции меди с концентрированной азотной кислотой, в результате которой образуется оксид азота(IV) ($NO_2$), являющийся "лисим хвостом":

$Cu + 4HNO_3(конц.) \rightarrow Cu(NO_3)_2 + 2NO_2 \uparrow + 2H_2O$

2. Определим молярную массу меди, используя данные периодической таблицы:

$M(Cu) = 63.55 \text{ г/моль}$

3. Рассчитаем количество вещества меди, исходя из ее массы:

$n(Cu) = \frac{m(Cu)}{M(Cu)}$

$n(Cu) = \frac{16.64 \text{ г}}{63.55 \text{ г/моль}} \approx 0.26184 \text{ моль}$

4. Согласно стехиометрии уравнения реакции, из $1$ моль $Cu$ образуется $2$ моль $NO_2$. Рассчитаем теоретическое количество вещества $NO_2$, которое должно образоваться:

$n_{теор}(NO_2) = 2 \times n(Cu)$

$n_{теор}(NO_2) = 2 \times 0.26184 \text{ моль} = 0.52368 \text{ моль}$

5. Рассчитаем теоретический объем $NO_2$ при нормальных условиях, используя молярный объем газов ($V_m = 22.4 \text{ дм}^3/\text{моль}$ при н.у.):

$V_{теор}(NO_2) = n_{теор}(NO_2) \times V_m$

$V_{теор}(NO_2) = 0.52368 \text{ моль} \times 22.4 \text{ дм}^3/\text{моль} \approx 11.730 \text{ дм}^3$

6. Учитывая, что практический выход газа составляет $75 \text{ \%}$, рассчитаем фактический объем $NO_2$:

$V_{практ}(NO_2) = V_{теор}(NO_2) \times \frac{\eta}{100\%}$

$V_{практ}(NO_2) = 11.730 \text{ дм}^3 \times \frac{75}{100} = 11.730 \text{ дм}^3 \times 0.75 \approx 8.7975 \text{ дм}^3$

Округляем до сотых:

$V_{практ}(NO_2) \approx 8.80 \text{ дм}^3$

Ответ:

$V(NO_2) \approx 8.80 \text{ дм}^3$