Решите задачу по химии 14,3 г смеси цинка и алюминия растворили в 356 мо раствора азотной кислоты, содержащего 15 мас. % HNO3 и имеющего плотность 1,115 г/мл. Объем выделившегося газа, являющегося простым веществом и единственным продуктом восстановления азотной кислоты, составил 2,912 л (н. у). Определите состав полученного раствора в массовых процентах

Предыдущий
вопрос Следующий
вопрос

Найдем количество моль цинка и алюминия в смеси:

Молярная масса цинка (Zn) = 65,38 г/моль
Молярная масса алюминия (Al) = 26,98 г/моль

Масса цинка (Zn) в смеси = 14,3 г
Масса алюминия (Al) в смеси = 14,3 г - 14,3 г = 0 г

Моль цинка = 14,3 г / 65,38 г/моль = 0,2187 моль

Найдем количество моль азотной кислоты (HNO3) в растворе:

Объем раствора = 356 мл = 0,356 л
Плотность раствора = 1,115 г/мл

Масса раствора = 1,115 г/мл 0,356 л = 0,39614 г
Масса HNO3 в растворе = 0,39614 г 15% = 0,05942 г

Молярная масса HNO3 = 63,01 г/моль
Моль HNO3 = 0,05942 г / 63,01 г/моль = 0,000942 моль

Уравнение химической реакции восстановления азотной кислоты:

HNO3 + Zn → N2↑ + Zn(NO3)2

3HNO3 + 4Zn → 2N2↑ + 4Zn(NO3)2

Найдем количество моль газа (N2), выделенного при реакции:

Объем газа (N2) = 2,912 л
Температура = н. у.
Давление = н. у.

Моль газа (N2) = V / 22,4 л/моль = 2,912 л / 22,4 л/моль = 0,13 моль

Определим количество моль цинка и алюминия, необходимое для реакции с азотной кислотой:

По уравнению реакции: 3 моль HNO3 требуется для 4 моль Zn
Таким образом, количество моль цинка для реакции = 0,13 моль * (4 моль Zn / 3 моль HNO3) = 0,173 моль

Рассчитаем массовые доли цинка и алюминия в растворе после реакции:

Масса Zn(NO3)2, образовавшегося в результате реакции, равна массе HNO3, которое реагировало с ним:
Масса Zn(NO3)2 = 0,05942 г

Молярная масса Zn(NO3)2 = 189,36 г/моль
Масса цинка, образовавшего Zn(NO3)2 = 0,05942 г * (65,38 г/моль) / (189,36 г/моль) = 0,02042 г

Масса цинка в растворе после реакции = масса цинка в смеси - масса цинка, образовавшего Zn(NO3)2 = 14,3 г - 0,02042 г = 14,27958 г

Массовая доля цинка в растворе = масса цинка / масса раствора 100% = 14,27958 г / 0,39614 г 100% = 3,60%

Массовая доля алюминия в растворе = 100% - 3,60% = 96,40%

Итак, состав полученного раствора в массовых процентах: 3,60% цинка и 96,40% алюминия.