Какова массовая доля (в процентах) азотной кислоты, если при реакции 300 г раствора азотной кислоты с медью

Для решения данной задачи необходимо воспользоваться химическим уравнением реакции между азотной кислотой (HNO3) и медью (Cu). Уравнение реакции можно записать следующим образом:

3 Cu + 8 HNO3 -> 3 Cu(NO3)2 + 2 NO + 4 H2O

Из данного уравнения видно, что для образования 2 молей оксида азота (NO), требуется 8 молей азотной кислоты (HNO3).

Массовая доля, или процентное содержание азотной кислоты в растворе, будет равно отношению массы азотной кислоты к массе всего раствора, умноженному на 100%.

Масса азотной кислоты в реакции составляет 300 г. Масса всего раствора можно получить суммировав массу азотной кислоты и массу меди (так как они образуют раствор). Поскольку медь не указана как конкретное вещество, предположим, что она находится в избытке и полностью растворяется.

Давайте определим массу меди в реакции, исходя из объема образовавшегося оксида азота. Для этого применим формулу идеального газа:

PV = nRT

где P - давление оксида азота (которое при стандартных условиях взято равным 1 атм), V - его объем (2,24 л), n - моль оксида азота, R - универсальная газовая постоянная, T - температура в кельвинах.

Молекулярная масса оксида азота (NO) равна 30 г/моль. Отсюда, зная мольную массу оксида азота, можно вычислить количество молей (n):

n = (PV) / (RT) = (1 атм * 2,24 л) / (0,0821 л * атм / (моль * К) * 273 К) ≈ 0,107 моль

Так как коэффициент реакции между медью и азотной кислотой равен 3, для образования 0,107 моль оксида азота необходимо было использовать 0,107 моль азотной кислоты.

Перейдем к расчету массовой доли азотной кислоты. Для этого вычтем массу меди из общей массы раствора:

Масса меди = молярная масса меди * количество молей меди = 63,55 г/моль * 0,107 моль = 6,80 г

Масса всего раствора = масса азотной кислоты + масса меди = 300 г + 6,80 г = 306,80 г

Теперь можем рассчитать массовую долю азотной кислоты:

Массовая доля азотной кислоты в процентах = (масса азотной кислоты / масса всего раствора) * 100% = (300 г / 306,80 г) * 100% ≈ 97,75%

Таким образом, массовая доля азотной кислоты в данной реакции составляет около 97,75%.