5. К 12 г смеси железа и меди прилили избыток соляной кислоты. В результате реакции выделилось 2,24 л газа (н.у.). Какая масса 60%-ного раствора азотной кислоты потребуется для растворения всей меди, содержащейся в исходной смеси?

Вариант 1

5. Расчет массы азотной кислоты:

Решение:

1. Реакция железа с соляной кислотой:
2. \( Fe + 2HCl → FeCl_2 + H_2 ↗ \)
3. Из уравнения видно, что 1 моль железа (56 г) дает 1 моль водорода (22,4 л н.у.).
4. Найдем количество вещества водорода: \( n(H_2) = V(H_2) / V_m = 2.24 r r / 22.4 r r/моль = 0.1 r r моль \).
5. Масса железа в смеси: \( m(Fe) = n(H_2) r r r r 56 r r/моль = 0.1 r r моль r r r r 56 r r/моль = 5.6 r r г \).
6. Масса меди в смеси:
7. \( m(Cu) = m_{смеси} - m(Fe) = 12 r r г - 5.6 r r г = 6.4 r r г \).
8. Реакция меди с азотной кислотой (концентрированной, так как избыток):
9. \( Cu + 4HNO_3 (конц.) → Cu(NO_3)_2 + 2NO_2 ↗ + 2H_2O \)
10. Из уравнения видно, что 1 моль меди (64 г) реагирует с 4 молями азотной кислоты (4 r r 63 r r/моль = 252 г).
11. Найдем количество вещества меди: \( n(Cu) = m(Cu) / M(Cu) = 6.4 r r г / 64 r r/моль = 0.1 r r моль \).
12. Масса азотной кислоты, необходимая для реакции: \( m(HNO_3) = 4 r r n(Cu) r r r r M(HNO_3) = 4 r r 0.1 r r моль r r 63 r r/моль = 25.2 r r г \).
13. Масса 60%-ного раствора азотной кислоты:
14. \( m_{раствора} = m(HNO_3) / w(HNO_3) = 25.2 r r г / 0.60 = 42 r r г \).

Ответ: 42 г