2023-01-19
При частичном термическом разложении 15,04 г нитрата меди образовалось 8,56 г твердого остатка. Определить степень разложения нитрата меди и состав полученного осадка.
Решение:
Термическое разложение нитрата меди происходит по уравнению:
$2Cu (NO_{3})_{2} = 2CuO + 4NO_{2} + O_{2}$.
Изменение массы происходит за счёт замены двух кислотных остатков азот ной кислоты одним атомом кислорода по схеме:
$\underset{188}{ \underline{Cu (NO_{3})_{2}}} \rightarrow \underset{80}{ \underline{CuO}}$.
Первый способ. По условию задачи дано 15,04 г, или $\frac{15,04}{188} = 0,08$ моль, нитрата меди. После прокаливания масса уменьшилась на 6,48 г ($15,04 - 8,56 = 6,48$).
При превращении 1 моль нитрата меди в 1 моль моноксида меди масса остатка уменьшается на 108 г ($188 - 80 = 108$). По условию задачи масса остатка уменьшилась лишь на 6,48 г, значит, разложилось $\frac{6,48}{108} = 0,06$ моль из 0,08 моль нитрата меди, который нагревали. Следовательно, степень разложения нитрата меди равна $\frac {0,06 \cdot 100}{0,08} = 75$ %. По уравнению реакции при разложении 2 моль $Cu (NO_{3})_{2}$ образуются 2 моль $CuO$, 4 моль $NO_{2}$ и 1 моль $O_{2}$, а при разложении 0,06 моль $Cu (NO_{3})_{2}$ образуются 0,06 моль $CuO$. Значит, в остатке будут 0,06 моль, или $0,06 \cdot 80 = 4,8$ г, моноксида меди и 0,02 моль ($0,08 - 0,06 = 0,02$), или $0,02 \cdot 188 = 3,76$ г, нитрата меди.
Второй способ. Из приведенной выше схемы видно, что
при уменьшении массы на 108 г разлагаются 188 г $Cu (NO_{3})_{2}$,
при уменьшении массы на 6,48 г разлагаются $x$ г $Cu (NO_{3})_{2}$,
$x = \frac {188 \cdot 6,48}{108} = 11,28$ г.
при разложении 188 г $Cu (NO_{3})_{2}$ образуются 80 г $CuO$,
при разложении 11,28 г $Cu (NO_{3})_{2}$ образуются $x_{1}$ г $CuO$,
$x_{1} = \frac {80 \cdot 11,28}{188} = 4,8$ г.
Таким образом, в остатке будут 4,8 г моноксида меди и 3,76 г ($15,04 - 11,28 = 3,76$)нитрата меди. Степень разложения нитрата меди равна - $ \frac {11,28 \cdot 100}{15,04} = 75$ %.
Третий способ. Из приведенного выше уравнения реакции разложения нитрата меди видно, что при разложении 376 г $Cu (NO_{3})_{2}$ выделяются 184 г $NO_{2}$ и 32 г $O_{2}$, т.е. массу уменьшается на 216 г ($184 + 32 = 216$). Отсюда
при уменьшении массы на 216 г разлагаются 376 г $Cu (NO_{3})_{2}$,
при уменьшении массы на 6,48 г разлагаются $x$ г $Cu (NO_{3})_{2}$
$x = \frac {376 \cdot 6,48}{216} = 11,28$ г.
при разложении 376 г $Cu (NO_{3})_{2}$ образуются 160 г $CuO$,
при разложении 11,28 г $Cu (NO_{3})_{2}$ образуются $x_{1}$ г $CuO$,
$x_{1} = \frac {160 \cdot 11,28}{376} = 4,8$ г.
Таким образом, в остатке будут 4,8 г моноксида меди и 3,76 г ($15,04 - 11,28 = 3,76$)нитрата меди. Степень разложения нитрата меди равна - $ \frac {11,28 \cdot 100}{15,04} = 75$ %.