Наважку міді масою 4 г, яка містить домішки, розчинили у концентрованій сульфатній кислоті. Унаслідок реакції виділився газ об'ємом 1,12 л (н. у.). Обчисліть масову частку (%) міді. Уважайте, що домішки не реагують з концентрованою сульфатною кислотою.
Ответы
Ответ:Для вирішення задачі використаємо закон Дальтона про взаємодію газів, який стверджує, що сумарний тиск суміші газів у закритому просторі дорівнює сумі тисків кожного з газів окремо, якби він займав цей простір самостійно.
Отже, можна записати таке рівняння:
P(мідь) + P(газ) = P(суміш)
Для визначення масової частки міді потрібно знати, який об'єм газу виділився за умови нормальних умов (температура 0 градусів Цельсія, тиск 1 атмосфера).
Оскільки газ має об'єм 1,12 л при нормальних умовах, то можна визначити його кількість у молях за формулою ідеального газу:
n = PV/RT
де P - тиск газу, V - його об'єм, R - універсальна газова стала, T - температура в Кельвінах.
P = 1 атм = 101,3 кПа
V = 1,12 л = 0,00112 м^3
T = 273 К
R = 8,31 Дж/(моль·К)
Отже, n = (101,3 кПа * 0,00112 м^3)/(8,31 Дж/(моль·К) * 273 К) ≈ 4,3 * 10^-5 моль.
Закон збереження маси дозволяє знайти кількість міді, що містилася в початковій міді масою 4 г:
m(мідь) = n(мідь) * M(мідь),
де M(мідь) - молярна маса міді.
M(мідь) = 63,55 г/моль
n(мідь) = m(мідь)/M(мідь)
n(мідь) = 4 г/63,55 г/моль ≈ 0,063 моль
Отже, для розчину масою 4 г масова частка міді дорівнює:
% м(мідь) = (n(мідь) * M(мідь)) / m(розчину) * 100%
% м(мідь) = (0,063 моль * 63,55 г/моль) / 4 г