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:

\[CuSO4 + 2HNO3 \rightarrow Cu(NO3)2 + H2SO4\]

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:

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

Подставив значения, получим:

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

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