Задача, прошу, помогите решить!

[atiaens]

 Образец сплава меди с серебром растворили в 64 мл раствора азотной кислоты с массовой долей

кислоты 15 % и плотностью 1,083 г/мл, в результате чего выделилось 784 мл газа с плотностью 1,339 
г/л (н.у.). В полученный раствор опустили цинковую пластинку массой 10 г. После окончания всех
химических реакций масса пластинки увеличилась на 3,368 г, а масса раствора уменьшилась на ту же
массу. Определите массовые доли металлов в исходном сплаве.

[M_GM]

Ваш вклад?

Уравнения реакций (отдельно для меди, отдельно для серебра)?

Расчет количества вещества (моль) азотной кислоты, газа? 

Было бы чему помогать.

Изменено 15 Августа, 2017 в 03:06 пользователем M_GM

[atiaens]

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

3Ag+4HNO3=3AgNO3+NO+2H2O

m(р-ра)=64×1.083=69.312г

m(HNO3)=69.312×0.15=10.397г

n(HNO3)= 10.397/63= 0.165 моль

n(NO)= 784/(22.4×1000)=0.035 моль

n(HNO3)израсх.=0.035×4=0.14 (по ур-ю реакции)

n(HNO3)ост.=0.165-0.14=0.025 моль

5Zn+12HNO3=N2+5Zn(NO3)2+6H2O

Zn+Cu(NO3)2=Zn(NO3)2+Cu

2AgNO3+Zn=Zn(NO3)2+2Ag

[M_GM]

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

3Ag+4HNO3=3AgNO3+NO+2H2O

m(р-ра)=64×1.083=69.312г

m(HNO3)=69.312×0.15=10.397г

n(HNO3)= 10.397/63= 0.165 моль

n(NO)= 784/(22.4×1000)=0.035 моль

n(HNO3)израсх.=0.035×4=0.14 (по ур-ю реакции) //- по какому? их у вас два, суммировать их нельзя!

n(HNO3)ост.=0.165-0.14=0.025 моль

5Zn+12HNO3=N2+5Zn(NO3)2+6H2O

Zn+Cu(NO3)2=Zn(NO3)2+Cu

2AgNO3+Zn=Zn(NO3)2+2Ag

Задача решается алгебраическим способом.

Пусть в сплаве х моль меди и у моль серебра

По уравнению 1 образуется NO (2/3)x

По уравнению 2 образуется NO (1/3)y

Получаем первое алгебраическое уравнение (2/3)x + (1/3)y = 0,035 или 2х+у=0,105

 

Теперь цинк. Обращаем внимание:

"масса пластинки увеличилась на 3,368 г, а масса раствора уменьшилась на ту же массу"

- т.е. сколько из раствора ушло - столько на пластинке осело - значит, никакого выделения газов из раствора не было, а значит в растворе не осталось избытка кислоты и уравнение 3 можно не учитывать.

По уравнению 4 (цинк в избытке, считаем по меди) на пластинке осело х моль меди массой 64х, но при этом растворилось х моль цинка массой 65х 

По уравнению 5 на пластинке осело у моль серебра массой 108у, но при этом растворилось 0,5у моль цинка массой 32,5у

В результате масса пластинки стала равна 10+64х-65х+108у-32,5у, т.е. возросла на 75,5у-х

Имеем второе алгебраическое уравнение  75,5у-х = 3,368

 

Решаем систему двух уравнений, находим х и у, проводим заключительные расчеты

Изменено 15 Августа, 2017 в 12:42 пользователем M_GM

[atiaens]

Спасибо!

В той реакции я не суммировал - по отношению коэффициентов вычислял 2NO+NO=0.035 => 8HNO3×4HNO3=0.14. Так делать нельзя?

[M_GM]

Нет, поскольку все равно суммировал, пусть не уравнения полностью, а только то, что относится к азотной кислоте.

Впрочем ... здесь можно. 

 

Почему - потому, что в обоих уравнениях соотношение HNO3 : NO = 4:1, складывай, не складывай на соотношение это не влияет. И от состава сплава оно не зависит.

 

А это говорит, что задача требует еще размышления.

 

Поскольку кислота действительно в избытке, и значит с цинком должна реагировать.

Но закон сохранения массы говорит, что газов при этом не выделяется.

 

Известно ли вам такое протекание реакции цинка с азотной кислотой - без выделения газов?

Изменено 15 Августа, 2017 в 19:26 пользователем M_GM

[atiaens]

Хм, да, действительно. Спасибо за объяснение!

[M_GM]

Тем не менее такая реакция есть.
При реакции металлов с очень разбавленной азотной кислотой (а почему бы ей не быть очень разбавленной после растворения сплава?) реакция может идти по уравнению:
4Zn+10HNO3=4Zn(NO3)2+ NH4NO3 + 3H2O
C 0,025 моль кислоты прореагирует 0,01 моль цинка массой 0,65 г
Эту массу нужно учесть в приросте массы пластинки: 75,5у-х -0,65 = 3,368
и второе алгебраическое уравнение будет иметь вид 75,5у-х =2,718