Твёрдый остаток, полученный при взаимодействии 4,48 л (н. у.) водорода с 24 г оксида меди (П), растворили в 250 г 75%-ного раствора азотной кислоты. Определите массовую долю кислоты в образовавшемся растворе.

Дано:

V (H2) = 4,48 л

m (CuO) = 24 г

m (p-pa HNO3) = 250 г

ω (HNO3) = 75% или 0,75

Найти:

ω" (HNO3) - ?

M (CuO) = 80 г/моль

n (CuO) = m/M = 24 г/80 г/моль = 0,3 моль

n (H2) = V/Vm = 4,48 л/22,4 л/моль = 0,2 моль

M (HNO3) = 63 г/моль

m (HNO3) = 250 г*0,75 = 187,5 г

n (HNO3) = m/M = 187,5 г/63 г/моль = 2,976 моль

СuO + H2 = Cu + H2O (1)

Из УХР1 следует, что n (CuO) = n (H2), следовательно, CuO взят в избытке;

n (Cu) = n (H2)

n (Cu) = 0,2 моль, останется n' (CuO) = 0,3 моль-0,2 моль = 0,1 моль

Cu + 4HNO3 = Cu) NO3) 2 + 2NO2 + 2H2O (2)

CuO + 2HNO3 = Cu (NO3) 2 + H2O (3)

Из УХР2 ⇒n' (HNO3) = 4n (Cu)

n' (HNO3) = 4*0,1 моль = 0,4 моль

Из УХР3 ⇒n" (HNO3) = 2n (CuO)

n" (HNO3) = 2*0,2 моль = 0,4 моль

Всего вступило в реакцию HNO3:

n'" (HNO3) = n' (HNO3) + n" (HNO3) = 0,4 моль+0,4 моль = 0,8 моль

Осталось после реакции HNO3:

n"" (HNO3) = n (HNO3) - n'" (HNO3) = 2,976 моль - 0,8 моль = 2,176 моль

m' (HNO3) = n"" (HNO3) * M (HNO3) = 2,176 моль*63 г/моль = 137,1 г

m' (p-pa) = m (H2) + m (CuO) + m (p-pa HNO3)

m (H2) = V*M/Vm = 4,48 л*2 г/моль/22,4 л/моль = 0,4 г

m' (p-pa) = 0,4 г+24 г+250 г = 274,4 г

ω" (HNO3) = m' (HNO3) / m' (p-pa) = 137,1 г/274,4 г = 0,4996 или 49,96%

Ответ: 49,96%≈ 50%