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 вещества водорода

Сначала найдем количество вещества водорода в образце. При нормальных условиях (н.у.) 1 моль газа занимает объем 22,4 л.

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

Шаг 2: Реакция водорода с оксидом меди (II)

При пропускании водорода через оксид меди (II) происходит реакция, в результате которой образуется медь и вода:

\[ CuO + H2 \rightarrow Cu + H2O \]

Из уравнения видно, что 1 моль оксида меди реагирует с 1 моль водорода. Таким образом, количество вещества оксида меди, которое прореагировало, равно количеству вещества водорода:

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

Шаг ...

Теперь найдем массу оксида меди, которая прореагировала. Молярная масса оксида меди (II) (CuO) составляет: \[ M(CuO) = M(Cu) + M(O) = 63,5 \, \text{г/моль} + 16 \, \text{г/моль} = 79,5 \, \text{г/моль} \] Теперь можем найти массу оксида меди: \[ m(CuO) = n(CuO) \cdot M(CuO) = 0,06 \, \text{моль} \cdot 79,5 \, \text{г/моль} = 4,77 \, \text{г} \] После реакции образуется медь. Масса меди, образовавшейся в результате реакции, равна массе оксида меди: \[ m(Cu) = m(CuO) = 4,77 \, \text{г} \] Исходная масса оксида меди была 13,6 г. После реакции осталась масса: \[ m{исходная} - m(Cu) = 13,6 \, \text{г} - 4,77 \, \text{г} = 8,83 \, \text{г} \] Теперь определим, сколько азота содержится в остатке, который реагировал с 70%-ным раствором азотной кислоты. Сначала найдем массу чистой азотной кислоты в растворе: \[ m(HNO_3) = 0,7 \cdot 39,6 \, \text{г} = 27,72 \, \text{г} \] Молярная масса азотной кислоты (HNO₃) составляет 63 г/моль. Теперь найдем количество вещества азотной кислоты: \[ n(HNO3)}{M(HNO_3)} = \frac{27,72 \, \text{г}}{63 \, \text{г/моль}} \approx 0,44 \, \text{моль} \] Остаток, который остался после реакции с водородом, это оксид меди (II) и, возможно, другие соединения. Однако, в данной задаче мы предполагаем, что остаток содержит только оксид меди и азот. Реакция оксида меди с азотной кислотой: \[ CuO + 2HNO3)2O \] Из уравнения видно, что 1 моль оксида меди реагирует с 2 моль азотной кислоты. Таким образом, для 0,06 моль оксида меди потребуется: \[ n(HNO{требуется} = 2 \cdot n(CuO) = 2 \cdot 0,06 = 0,12 \, \text{моль} \] Теперь найдем, сколько азота содержится в 0,12 моль азотной кислоты: \[ n(N) = n(HNO{требуется} = 0,12 \, \text{моль} \] Молярная масса азота (N) составляет 14 г/моль. Таким образом, масса азота: \[ m(N) = n(N) \cdot M(N) = 0,12 \, \text{моль} \cdot 14 \, \text{г/моль} = 1,68 \, \text{г} \] Теперь найдем массу водорода в образце. Мы знаем, что в образце было 1,344 л водорода, что соответствует 0,06 моль: \[ m(H2) \cdot M(H_2) = 0,06 \, \text{моль} \cdot 2 \, \text{г/моль} = 0,12 \, \text{г} \] Теперь мы можем найти массу азота в исходном образце. Мы знаем, что в образце был водород и азот. Общая масса образца: \[ m2) + m(N) = 0,12 \, \text{г} + 1,68 \, \text{г} = 1,8 \, \text{г} \] Теперь можем найти массовую долю азота в исходном образце: \[ w(N) = \frac{m(N)}{m_{образца}} \cdot 100\% = \frac{1,68 \, \text{г}}{1,8 \, \text{г}} \cdot 100\% \approx 93,33\% \] Массовая доля азота в исходном образце составляет примерно 93,33%.