Домашние задания: Химия

Олимпиадная задача. помогите пожалуйста с решением

Смесь меди и оксида меди(II), в которой суммарное число всех электронов составляет 4,846-1025 , растворили в необходимом количестве горячей 63%-ной азотной кислоты. Полученной раствор, в котором массовая доля растворённого вещества равна 56,1%, сильно охладили, в результате чего в осадок выпал кристаллогидрат массой 721,65 г, а концентрация соли снизилась в 5,61 раз. Установите формулу кристаллогидрата.
В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления.
Пусть количество вещества меди – n1 моль, оксида меди – n2 моль. Тогда в этих количествах содержится соответственно 29*n1 моль и 37*n2 моль электронов. Всего в смеси содержится 4,846*10^25/6,02*10^23 = 80,5 моль электронов, значит можно записать, что:

29*n1 + 37*n2 = 80,5.

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

По этим схемам реагирует (4*n1 + 2*n2) моль азотной кислоты и получается (n1 + n2) моль нитрата меди и 2*n1 моль NO2. Тогда масса смеси Cu и CuO составит 64*n1 + 80*n2 г, масса раствора азотной кислоты – (4*n1 + 2*n2)*63/0,63 = 400*n1 + 200*n2 г, масса Cu(NO3)2 –188*(n1 + n2) г, масса NO2 – 46*2*n1 г. Отсюда имеем, что:

188*(n1 + n2)/(64*n1 + 80*n2 + 400*n1 + 200*n2 – 92*n1) = 0,561,
188*(n1 + n2)/(372*n1 + 280*n2) = 0,561, 372*n1 + 280*n2 = 335,1*n1 + 335,1*n2, 36,9*n1 = 55,1*n2, n1 = 1,5*n2.

В итоге получаем систему уравнений: 29*n1 + 37*n2 = 80,5, n1 = 1,5*n2, откуда находим, что: n1 = 1,5 моль, n2 = 1,0 моль.

Таким образом, всего по реакциям получается 1,5 + 1,0 = 2,5 моль Cu(NO3)2, масса этой соли – 470 г, масса всего раствора по истечении процессов:
372*1,5 + 280*1 = 838 г, массовая доля растворённого вещества: 56,1%.

Далее, из этого раствора выпадает кристаллогидрат массой 721,65 г, значит, масса раствора над кристаллогидратом составит 838 – 721,65 = 116,35 г, а содержание в нём нитрата меди: 116,35*0,561/5,61 = 11,64 г. Тогда в состав кристаллогидрата перейдет 470 – 11,64 = 458,36 г нитрата меди.

Итого имеем кристаллогидрат массой 721,65 г, в котором содержится 458,36 г нитрата меди. Тогда:

721,65/458,36 = М(Cu(NO3)2*nH2O)/М(Cu(NO3)2),
721,65/458,36 = 1,5744 = (188 + 18*n)/188,
188 + 18*n = 296, n = 6.

Ответ: Cu(NO3)2 * 6H2O.
АШ
Алексей Шишман
72 172
Лучший ответ
n(э) = (4,846*10^25)/(6*10^23) = 80,766 моль
Сu - 29 O - 8 CuO - 37
Если меди один моль - 29 моль электронов, то оксида меди (80,77-29)/37= 1,399 моль
То есть оксида меди больше в 1,4 раза
X*29 + 1.4X*37 = 80.77 => X = 0.9999 и все совпадает
Меди 1 моль - 64 грамма, оксида меди 1,4 моль - 112 грамм
Сu + 4HNO3 => Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O
CuO + 2HNO3 = > Cu(NO3)2 + 2H2O
m(Cu(NO3)2) = (1+1.4)*188 = 451.2 грамм
m(HNO3) = ((1*4+1.4*2)*63)/0.63 = 680 грамм
m(NO2) = (1*2*46) = 62 грамма
Масса раствора 680 + 1*64 + 1,4*80 -62 = 794 грамма
n(Cu(NO3)2) = 451.2/188 = 2.4 моль
m(H2O) = (794-451.2) = 324.8 грамма
-----------------------------
Если выпало X моль кристаллогидрата, концентрация соли в растворе меньше в 5,61 раза - составит 10%
Количество нитрата в составе кристаллогидрата X, количество воды Y моль
((2,4-X)*188)/(324,8-Y*18) = 0.1
X*188+Y*18 = 721.65
X=2.37 Y=15.3 - X=2.37 Y=15.3
Y/X = 15.3/2.37 = 6,455
Cu(NO3)2 * 6.45H2O - кристаллогидрат округлить до Cu(NO3)2 * 6.5H2O
-------------------------------------------------------------------------------
Если проверить Cu(NO3)2 * 6.45H2O
Количество кристаллогидрата 2,37 моль
m(Cu(NO3)2 * 6.45H2O) = 2,37*188 + 2,37*18*6,45 = 720,7 грамм
Осталось нитрата меди (2,4-2,37)*188 = 5,64 грамма
Осталось воды 324,8-2,37*18*6,45 = 49,643
W(Cu(NO3)2) = 5.64/(5.64 + 49.643) = 0.1 - 10 - ну все четко.
Кандакова Анна
Кандакова Анна
74 460
Алексей Ярушкин спасибочки. смущает немного 6.5H2O