Какова массовая доля нитрата меди (II) в растворе после полной реакции, когда 5,2 г цинка реагируют с 320 г 5% раствора

Для решения этой задачи нам понадобятся такие понятия, как моль, масса и массовая доля.

1. Найдем количество вещества (в молях) цинка (Zn), используя его молярную массу. Молярная масса цинка составляет приблизительно 65,38 г/моль. Можно использовать следующую формулу:

$$\text{количество вещества}=\frac{\text{масса}}{\text{молярная масса}}$$

Подставив значения, получим:

$$\text{количество вещества цинка}=\frac{5,2}{65,38}\approx 0,0794\text{ моль (Zn)}$$

2. Согласно сбалансированному уравнению реакции, 1 моль цинка реагирует с 1 молью сульфата меди (II). Поэтому количество меди (II) сульфата (CuSO4) в данной реакции составляет также 0,0794 моль.

3. Найдем количество вещества меди (II) сульфата (CuSO4) в граммах, используя его молярную массу. Молярная масса меди (II) сульфата составляет приблизительно 159,61 г/моль. Можно использовать следующую формулу:

$$\text{масса}=\text{количество вещества}\times \text{молярная масса}$$

Подставив значения, получим:

$$\text{масса CuSO4}=0,0794\times 159,61\approx 12,66\text{ г}$$

4. Для расчета конечной массовой доли нитрата меди (II) в растворе, рассмотрим реакцию между меди (II) сульфатом (CuSO4) и азотной кислотой (HNO3), которая приводит к образованию нитрата меди (II) (Cu(NO3)2) и серной кислоты (H2SO4).

Уравнение реакции:

$$CuSO4+2HNO3\to Cu(NO3)2+H2SO4$$

5. Рассчитаем количество вещества меди (II) сульфата (CuSO4), используя его молярную массу:

$$\text{количество вещества CuSO4}=\frac{\text{масса CuSO4}}{\text{молярная масса CuSO4}}$$

Подставив значения, получим:

$$\text{количество вещества CuSO4}=\frac{12,66}{159,61}\approx 0,0794\text{ моль (CuSO4)}$$

6. Поскольку мольное соотношение между меди (II) сульфатом и нитратом меди (II) равно 1:1, то количество вещества нитрата меди (II) также составляет 0,0794 моль.

7. Найдем мольную массу нитрата меди (II). Молярная масса нитрата меди (II) (Cu(NO3)2) составляет приблизительно 187,56 г/моль.

8. Рассчитаем массу нитрата меди (II) (Cu(NO3)2):

$$\text{масса Cu(NO3)2}=\text{количество вещества}\times \text{молярная масса}$$

Подставив значения, получим:

$$\text{масса Cu(NO3)2}=0,0794\times 187,56\approx 14,88\text{ г}$$

9. Найдем общую массу раствора после всех реакций.

Масса исходного раствора сульфата меди (II) равна 320 г, а масса азотной кислоты (HNO3) равна 40 г.

Общая масса раствора = масса сульфата меди (II) + масса азотной кислоты

Общая масса раствора = 320 г + 40 г = 360 г

10. Итак, теперь мы можем рассчитать массовую долю нитрата меди (II) в растворе:

$$\text{массовая доля}=\frac{\text{масса Cu(NO3)2}}{\text{общая масса раствора}}\times 100\mathrm{\%}$$

Подставив значения, получим:

$$\text{массовая доля}=\frac{14,88}{360}\times 100\mathrm{\%}\approx 4,13\mathrm{\%}$$

Таким образом, массовая доля нитрата меди (II) в растворе составляет приблизительно 4,13\%.