Железную пластинку полностью растворили в 500 г раствора азотной кислоты. При этом выделилась смесь оксида азота(II) и оксида азота(IV), а которой число молекул составляет 5,418*1023. В полученной смеси оксидов азота соотношение числа атомов кислорода к числу атомов азота равно 5:3. Вычислите массовую долю соли в полученном растворе.
В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).
Данную задачу проверяют не автоматически, а вручную.
Ознакомьтесь с критериями оценки, правильным решением и сами себе поставьте оценку от 0 до 4 баллов.
Даже если вы ошиблись в цифровом ответе, можно получить несколько баллов за правильный ход решения.
Форма для оценки находится внизу страницы.
Критерии оценки вопроса
Содержание верного ответа и указания по оцениванию
Баллы
Ответ правильный и полный, содержит следующие элементы: • правильно записаны уравнения реакций, соответствующих условию задания; • правильно произведены вычисления, в которых используются необходимые физические величины, заданные в условии задания; • продемонстрирована логически обоснованная взаимосвязь физических величин, на основании которых проводятся расчёты; • в соответствии с условием задания определена искомая физическая величина (концентрация раствора)
4
Правильно записаны три элемента ответа
3
Правильно записаны два элемента ответа
2
Правильно записан один элемент ответа
1
Все элементы ответа записаны неверно
0
Максимальный балл
4
Подробное решение
1) Азотная кислота с металлами регистрирует по-разному. То, какие будут продукты зависит от степени разбавления азотной кислоты. Чем сильнее азотная кислота разбавлена, тем сильнее азот восстанавливается в ОВР.
Здесь нам даны продукты реакции NO2 и NO - значит у нас протекают 2 реакции.
Fe + 4HNO3 = Fe(NO3)3 + NO + 2H2O (1)
Fe + 6HNO3 = Fe(NO3)3 + 3NO2 + 3H2O (2)
2) Переведем число молекул в моли 1 моль 6*1023 молекул или других частиц (на самом деле 6,02*1023 но в задачах такая точность редко требуется) . 5,418*1023 /6*1023 = 0,903 моль Отметим что при делении на 6,02 ответ будет строго 0,9 моль. Редкий случай года число Авогадро лучше знать до сотых.
3) Дальше речь идет не про молекулы, а про атомы это существенно. В молекуле NO - 1 атом азота и 1 атома кислорода В молекуле NO2 - 1 атом азота и 2 атома кислорода
Математически можно решить задачу и вычислить соотношение газов в смеси. x - доля NO y - доля NO2 x+y=1
число атомов азота x*1+y*1 в смеси двух газов число атомов кислорода x*1+y*2 в смеси двух газов
x+2yx+y=53
решаем систему уравнений
⎩⎨⎧x+y=1x+2yx+y=53
тут удобно сразу подставить (x+y)=1 во второе уравнение, тогда получится
1+y1=53
5=3+3y
y=2/3 доля NO2
значит x=1/3 доля NO То есть у нас 0,9 моль смеси газов, n (NO)=0,9*(1/3)=0,3 моль n (NO2)=0,9*(2/3)=0,6 моль
4) Что бы вычислить массовую долю соли в полученном растворе мы должны воспользоваться законом сохранения вещества. Это позволит нам вычислить общую массу раствора. Масса раствора равно массе железа и кислоты, за вычетом массы газов которые покинули раствор. Масса железной пластины не дана в условии задачи, значит мы ее вычислим исходя из количества образовавшихся газов по двум реакциям. Также нам надо вычислить массу соли, аналогично, вычислим массу соли по двум реакциям по количеству образовавшихся газов. Очевидно, что железо растворилось полностью. Остатков железа нет.
M(NO) =14+16= 30 г/моль
M(NO2) =14+2*16= 14+32= 46 г/моль
M(Fe(NO3)3)=56+14+3*16= 70+48= 118 г/моль
5) m(NO) = 0,3*30 = 9 г 6) m(NO2) = 0,6*46= 27,6 г 7) согласно уравнению первой реакции
n(Fe) : n(Fe(NO3)3) : n(NO) = 1:1:1
тогда x - число моль Fe, y - Fe(NO3)3
x1=y1=0,31
то есть в первой реакции растворилось 0,3 моль железа и образовалось 0,3 моль нитрата железа (III)
M(Fe)=56 г/моль масса растворенного железа в 1 реакции m(Fe)=56*0,3=16,8 г M(Fe(NO3)3)= 56+(14+16*3)*3= 56+62*3=56+186= 242 г/моль масса образовавшейся соли в 1 реакции m(Fe(NO3)3)= 242*0,3 = 72,6 г масса газа образовавшегося в первой реакции m(NO)= 30*0,3=9 г (на самом деле еще выше уже считали)
8) согласно уравнению второй реакции n(Fe) : n(Fe(NO3)3) : n(NO2) = 1:1:3
x1=y1=0,63
то есть в второй реакции растворилось x=0,2 моль железа и образовалось y=0,2 моль нитрата железа (III)
масса растворенного железа во 2 реакции m(Fe)=56*0,2=11,2 г масса образовавшейся соли во 2 реакции m(Fe(NO3)3)= 242*0,2 = 48,4 г масса газа образовавшегося во 2 реакции m(NO2)=46*0,6 = 27,6 г (на самом деле еще выше уже считали)
9) считаем концентрацию соли
общая масса соли m(Fe(NO3)3) =72,6+48,4=121 г. Масса раствора m=масса кислоты + масса железа - масса газов = 500+16,8+11,2–9–27,6= 500+28–38,8 =491,4 г
1) Азотная кислота с металлами регистрирует по-разному. То, какие будут продукты зависит от степени разбавления азотной кислоты. Чем сильнее азотная кислота разбавлена, тем сильнее азот восстанавливается в ОВР.
Здесь нам даны продукты реакции NO2 и NO - значит у нас протекают 2 реакции.
Fe + 4HNO3 = Fe(NO3)3 + NO + 2H2O (1)
Fe + 6HNO3 = Fe(NO3)3 + 3NO2 + 3H2O (2)
2) Переведем число молекул в моли 1 моль 6*1023 молекул или других частиц (на самом деле 6,02*1023 но в задачах такая точность редко требуется) . 5,418*1023 /6*1023 = 0,903 моль Отметим что при делении на 6,02 ответ будет строго 0,9 моль. Редкий случай года число Авогадро лучше знать до сотых.
3) Дальше речь идет не про молекулы, а про атомы это существенно. В молекуле NO - 1 атом азота и 1 атома кислорода В молекуле NO2 - 1 атом азота и 2 атома кислорода
Математически можно решить задачу и вычислить соотношение газов в смеси. x - доля NO y - доля NO2 x+y=1
число атомов азота x*1+y*1 в смеси двух газов число атомов кислорода x*1+y*2 в смеси двух газов
x+2yx+y=53
решаем систему уравнений
⎩⎨⎧x+y=1x+2yx+y=53
тут удобно сразу подставить (x+y)=1 во второе уравнение, тогда получится
1+y1=53
5=3+3y
y=2/3 доля NO2
значит x=1/3 доля NO То есть у нас 0,9 моль смеси газов, n (NO)=0,9*(1/3)=0,3 моль n (NO2)=0,9*(2/3)=0,6 моль
4) Что бы вычислить массовую долю соли в полученном растворе мы должны воспользоваться законом сохранения вещества. Это позволит нам вычислить общую массу раствора. Масса раствора равно массе железа и кислоты, за вычетом массы газов которые покинули раствор. Масса железной пластины не дана в условии задачи, значит мы ее вычислим исходя из количества образовавшихся газов по двум реакциям. Также нам надо вычислить массу соли, аналогично, вычислим массу соли по двум реакциям по количеству образовавшихся газов. Очевидно, что железо растворилось полностью. Остатков железа нет.
M(NO) =14+16= 30 г/моль
M(NO2) =14+2*16= 14+32= 46 г/моль
M(Fe(NO3)3)=56+14+3*16= 70+48= 118 г/моль
5) m(NO) = 0,3*30 = 9 г 6) m(NO2) = 0,6*46= 27,6 г 7) согласно уравнению первой реакции
n(Fe) : n(Fe(NO3)3) : n(NO) = 1:1:1
тогда x - число моль Fe, y - Fe(NO3)3
x1=y1=0,31
то есть в первой реакции растворилось 0,3 моль железа и образовалось 0,3 моль нитрата железа (III)
M(Fe)=56 г/моль масса растворенного железа в 1 реакции m(Fe)=56*0,3=16,8 г M(Fe(NO3)3)= 56+(14+16*3)*3= 56+62*3=56+186= 242 г/моль масса образовавшейся соли в 1 реакции m(Fe(NO3)3)= 242*0,3 = 72,6 г масса газа образовавшегося в первой реакции m(NO)= 30*0,3=9 г (на самом деле еще выше уже считали)
8) согласно уравнению второй реакции n(Fe) : n(Fe(NO3)3) : n(NO2) = 1:1:3
x1=y1=0,63
то есть в второй реакции растворилось x=0,2 моль железа и образовалось y=0,2 моль нитрата железа (III)
масса растворенного железа во 2 реакции m(Fe)=56*0,2=11,2 г масса образовавшейся соли во 2 реакции m(Fe(NO3)3)= 242*0,2 = 48,4 г масса газа образовавшегося во 2 реакции m(NO2)=46*0,6 = 27,6 г (на самом деле еще выше уже считали)
9) считаем концентрацию соли
общая масса соли m(Fe(NO3)3) =72,6+48,4=121 г. Масса раствора m=масса кислоты + масса железа - масса газов = 500+16,8+11,2–9–27,6= 500+28–38,8 =491,4 г
ω(%)=491,4121∗100%≈24,62%
Сайт помог тебе решить задачу? Помоги нам - задонать!