При растворении смеси меди и оксида меди (II) в концентрированной азотной кислоте выделилось 18,4 г бурого газа и было получено 470 г раствора

Ответ: 65,22%

Пояснение:

При растворении меди и оксида меди (II) протекают следующие реакции:

Cu + 4HNO_3(конц.) = Cu(NO₃)₂ + 2NO₂↑ + 2H₂O (I)

CuO + 2HNO_3(конц.) = Cu(NO₃)₂ + H₂O (II)

Бурый газ NO₂ выделяется только при взаимодействии меди с концентрированной азотной кислотой. Найдем его количество по формуле:

ν = m/M,

где m – масса вещества [г], M – молярная масса вещества [г/моль].

M(NO₂) = 46 г/моль

ν (NO₂) = m(NO₂)/M(NO₂) = 18,4 г/46 г/моль = 0,4 моль.

По условию реакции (I):

ν_I(Cu(NO₃)₂) = ν(Cu) = 1/2ν(NO₂),

следовательно,

ν_I(Cu(NO₃)₂) = ν(Cu) = 0,4 моль/2 = 0,2 моль.

Масса нитрата меди, образовавшегося за счет взаимодействия меди с концентрированной азотной кислотой:

m_I(Cu(NO₃)₂) = M(Cu(NO₃)₂) ^. ν(Cu(NO₃)₂) = 188 г/моль ^. 0,2 моль = 37,6 г.

Масса вступившей в реакцию меди равна:

m(Cu) = M(Cu) ^. ν(Cu) = 64 г/моль ^. 0,2 моль = 12,8 г.

Общая масса содержащегося в растворе нитрата меди равна:

m_общ.(Cu(NO₃)₂) = w(Cu(NO₃)₂) ^. m(р−ра)/100% = 20% ^. 470г / 100% = 94 г.

Масса нитрата меди, образовавшегося при взаимодействии оксида меди с концентрированной азотной кислотой (II):

m_II(Cu(NO₃)₂) = m(смесь) – m_I(Cu(NO₃)₂) = 94 г – 37,6 г = 56,4 г.

Количество нитрата меди, образовавшегося при взаимодействии оксида меди с концентрированной азотной кислотой (II):

ν_II(Cu(NO₃)₂) = m_II(Cu(NO₃)₂) /M_II(Cu(NO₃)₂) = 56,4 г/188 г/моль = 0,3 моль

По условию реакции:

(II) ν_II(Cu(NO₃)₂) = ν(CuO) = 0,3 моль.

m(CuO) = M(CuO) ^. ν(CuO) = 80 г/моль ^. 0,3 моль = 24 г

m(смеси) = m(CuO) + m(Cu) = 24 г + 12,8 г = 36,8 г

Массовая доля оксида меди в смеси равна:

w(CuO)% = m(CuO)/m(смеси)^.100% = 24 г / 36,8 г ^. 100% = 65,22%