Нахождение массовой доли соли в образовавшемся растворе

Массовая доля нитрата меди

Задача 36.
Избыток водорода пропустили при нагревании над 4 г смеси оксида меди (II) и оксида кремния (IV) с массовой долей оксида меди (II) 80%. Образовавшийся твердый остаток обработали 20 мл 60%-го раствора азотной кислоты (плотностью 1,4 г/см³). Найдите массовую долю соли в образовавшемся растворе.
Решение:
M(H₂O) = 18 г/моль;
Ar(Cu) = 64 г/моль;
M(CuО) = 80 г/моль;
M(HNO₃) = 63 г/моль;
M[Cu(NO₃)₂] = 188 г/моль.
При пропускании водорода над 4 г смеси оксида меди (II) и оксида кремния (IV) реакция будет протекать только с оксидом меди (II) по схеме:

CuО + H₂ = Cu + H₂О

1) Рассчитаем массу оксида меди (II), получим:

m(CuO) = m(смеси) ^. w%(CuO) = 4 ^. 0,8 = 3,2 г.

Видео:ХИМИЯ С НУЛЯ — Как решать задачи по Химии на Массовую ДолюСкачать

2) Рассчитаем количество оксида меди (II), получим:

n(CuO) = m(CuO)/M(CuO) = 3,2/64 = 0,05 моль.

3) Рассчитаем массу 60%-го раствора азотной кислоты, получим:

 m(р-ра) = V(р-ра) ^. p(р-ра) = 20 ^.1,4 = 28 г.

Видео:8 класс. Массовая доля растворенного вещества. Решение задач.Скачать

4) Рассчитаем массу воды, содержащейся в 20 мл 60%-го раствора азотной кислоты, получим:

m₁(Н₂О) = m(р-ра) — m(HNO₃) = 28 — 16,8 = 11,2 г.

5) Рассчитаем массу HNO₃ в 20 мл её 60%-го раствора, получим:

m₁(HNO₃) = m(р-ра) ^. w%(р-ра)/100% = (28  ^. 60%)/100% = 16,8г. 

Видео:Как ЛЕГКО понять Химию с нуля — Массовая доля вещества // ХимияСкачать

6) Рассчитаем количество HNO₃, получим:

n(HNO₃) = m1(HNO₃)/M(HNO₃) = 16,8/63 = 0,27 моль.

Реакция между медью и концентрированной азотной кислотой относится к окислительно-восстановительным реакциям. Восстановителем в ней является медь, а окислителем азотная кислота. Уравнение реакции имеет вид:
 
Сu + 4HNO₃(60%) = Cu(NO₃)₂ + 2NO₂↑ + 2H₂O + Q
 
Из уравнения реакции вытекает, что 1 моль меди реагирует с 4 моль азотной кислоты, Сu : HNO₃ = 1 : 4, т.е. 0.05 моль Cu должно прореагировать с 0,20 моль HNO3 (0,05 ^. 4 = 0,20). В избытке взята HNO₃, а в недостатке — Cu, так как 0,27 > 0,20. Тогда расчет соли Cu(NO₃)₂ будем вести по Cu.

Отсюда

n[Cu(NO₃)₂] = n(Cu) = 0,05 моль.

7) Рассчитаем массу соли в растворе, получим:

Видео:Как решать задачи с МАССОВОЙ ДОЛЕЙ | Массовая доля растворенного веществаСкачать

m[Cu(NO₃)₂] = n[Cu(NO₃)₂] ^. M[Cu(NO₃)₂] = 0,05  ^. 188 = 9,4 г.

Так как азотная кислота в избытке, то после реакции в растворе останется не прореагировшая ее часть в количестве 0,07 моль (0,27 — 0,20 = 0,07).

8) Рассчитаем массу оставшейся азотной кислоты в растворе, получим:

m2(HNO₃) = n(HNO3) ^. M(HNO₃) = 0,07 ^. 63 = 4,4 г.

Из уравнения вытекает, что на 1 моль соли Cu(NO₃)₂ образуется 2 моль Н₂О.

Видео:Определение массовых долей элементов в соединениях. 8 класс.Скачать

Отсюда

n(H₂O) = 2n[Cu(NO₃)₂] = 2 ^. 0,05 = 0,1 моль.

9) Рассчитаем массу образовавшейся в результате реакции воды, получим:

m₂(H₂O) = n(H₂O) ^. M(H₂O) = 0,1 ^. 18 = 1,8 г.

Видео:Как Решать Задачи по Химии // Задачи с Уравнением Химической Реакции // Подготовка к ЕГЭ по ХимииСкачать

10) Рассчитаем масу раствора после реакции, получим:

m₂(р-ра) = m₁(Н₂О) + m₂(Н₂О) + m₂(HNO₃) + m[Cu(NO₃)₂] = 11,2 + 1,8 + 4,4 + 9,4 = 26,8 г.

11) Найдем массовую долю соли в образовавшемся растворе, получим:

w%[Cu(NO₃)₂] = {m[Cu(NO₃)₂] ^.100%}/m₂(р-ра) = (9,4 ^. 100%)/26,8 = 35%.

Ответ: w%[Cu(NO₃)₂] = 35%.
 

Получение жидкого воздуха

Задача 37.
Можно ли превратить воздух в жидкость, увеличив давление и оставив при этом температуру равную комнатной?
Решение:
Известно, что все вещества в природе могут находиться в трех состояниях: газообразном, жидком и твердом. Различие между газообразным и жидким состоянием вещества заключается в отличи взаимного притяжения и взаимного отталкивания молекул, составляющих это вещество. В жидком состоянии у вещества преобладает взаимное притяжение молекул. а в газообразном — взаимное отталкивание молекул. Взаимное притяжение молекул практически не зависит от температуры. Напротив, взаимное расталкивание молекул, обусловленное их ударами друг о друга, сильно зависит от температуры, так как её величина определяет скорость движения молекул и их кинетическую энергию. Газ может быть переведен в жидкое состояние тогда, когда стяжение получает преобладание над расталкиванием или становится ему равным. Та температура, при которой расталкивание уравновешивается над стяжением, характеризуется различием между жидкостью и её паром и называется критической. 

Д.И. Менделеев установил, что для каждого газа (пара) существует температура, при которой количество столкнувшихся друг с другом молекул (стяжение молекул) равно количеству оттолкнувшихся молекул (расталкивание молекул), эту температуру он назвал критической.

Критическая температура воздуха -140 7 °С, и при обычных параметрах атмосферы (давлении 0,1 МПа и температуре 30 °С) он представляет собой газ. Сжижение газа при температуре выше критической невозможно. В области за критической точкой исчезает различие между газом и жидкостью. Условно областью жидкого состояния называют область, лежащую выше кривой фазовото равновесия между осью ординат и критической изотермой, а вся остальная область относится к области газообразного состояния. Чем выше критическая температура газа, тем легче он может быть сконденсирован. Критическая температура фазового перехода — такая температура, при которой плотность и давление насыщенного пара становится максимальными, а плотность жидкости, находящейся в динамическом равновесии с паром, становится минимальной.

Критическое давление — давление вещества (или смеси веществ) в его критическом состоянии. При давлении ниже критического давления система может распадаться на две равновесные фазы — жидкость и пар. При критическом давлении теряется физическое различие между жидкостью и паром, вещество переходит в однофазное состояние. Критическое давление воздуха 3,78 МПа. Значит, при температуре -140 7 °С и давлении 3,78 МПа воздух может переходить в жидкое состояние. На практике сжижение воздуха при атмосферном давлении начинается при — 192 °С и заканчивается при — 194,4 °С, так как он представляет собой смесь азота и кислорода, имеющих разные температуры сжижения.  При температуре выше критической температуры газ невозможно сконденсировать ни при каком давлении. Сжижение воэдуха, процесс, достигаемый путем охлаждения воздуха до критической температуры -140,7 °С, при которой или ниже нее воздух под давлением превращается в жидкость. 

Таким образом, сжижение воздуха, процесс, достигаемый путем охлаждения его до критической температуры -140,7 °С, при которой или ниже нее воздух под давлением превращается в жидкость, а если воздух находится выше -140 7 °С, то его невозможно будет превратить в жидкость ни при каком давлении.