Образец водорода объемом 1,344 л (н.у.), содержавший примесь азота, пропустили через трубку с раскаленным порошком оксида меди (II) массой 13,6 г. Вычислите массовую долю азота в исходном образце, если известно, что для растворения твердого остатка из

Для решения задачи, давайте разберем все шаги по порядку.

Шаг 1: Определение количества водорода в образце

При нормальных условиях (н.у.) 1 моль газа занимает объем 22,4 л. Таким образом, мы можем найти количество молей водорода в образце:

$
n(H2) = \frac{V}{Vm} = \frac{1,344 \, \text{л}}{22,4 \, \text{л/моль}} = 0,06 \, \text{моль}
$

Шаг 2: Определение массы водорода

Теперь найдем массу водорода, используя его молярную массу (M(H₂) = 2 г/моль):

$
m(H2) = n(H2) \times M(H_2) = 0,06 \, \text{моль} \times 2 \, \text{г/моль} = 0,12 \, \text{г}
$

Шаг 3...

При пропускании водорода через оксид меди (II) происходит реакция восстановления:

$$CuO + H2O$$

Из уравнения видно, что 1 моль CuO реагирует с 1 моль H₂. Следовательно, количество молей CuO, которое прореагировало, равно количеству молей водорода:

$$n(CuO) = n(H_2) = 0,06 \, \text{моль}$$

Теперь найдем массу оксида меди (II) с учетом его молярной массы (M(CuO) = 79,5 г/моль):

$$m(CuO) = n(CuO) \times M(CuO) = 0,06 \, \text{моль} \times 79,5 \, \text{г/моль} = 4,77 \, \text{г}$$

Исходная масса оксида меди была 13,6 г. После реакции с водородом осталась масса:

$$m{исходная} - m(CuO) = 13,6 \, \text{г} - 4,77 \, \text{г} = 8,83 \, \text{г}$$

Остаток оксида меди (II) реагирует с азотной кислотой, образуя растворимые соли меди и воду. Для реакции с 39,6 г 70%-ного раствора азотной кислоты, найдем массу чистой HNO₃:

$$m(HNO_3) = 39,6 \, \text{г} \times 0,7 = 27,72 \, \text{г}$$

Теперь найдем количество молей HNO₃, используя его молярную массу (M(HNO₃) = 63 г/моль):

n(HNO3)}{M(HNO_3)} = \frac{27,72 \, \text{г}}{63 \, \text{г/моль}} \approx 0,44 \, \text{моль}

Каждый моль HNO₃ содержит 1 моль азота (N). Таким образом, количество молей азота:

$$n(N) = n(HNO_3) \approx 0,44 \, \text{моль}$$

Масса азота:

$$m(N) = n(N) \times M(N) = 0,44 \, \text{моль} \times 14 \, \text{г/моль} \approx 6,16 \, \text{г}$$

Общая масса образца водорода с примесью азота:

$$m2) + m(N) = 0,12 \, \text{г} + 6,16 \, \text{г} \approx 6,28 \, \text{г}$$

Теперь можем найти массовую долю азота в исходном образце:

$$\text{массовая доля N} = \frac{m(N)}{m_{общая}} \times 100\% = \frac{6,16 \, \text{г}}{6,28 \, \text{г}} \times 100\% \approx 98,1\%$$

Массовая доля азота в исходном образце составляет примерно 98,1%.