Нитрат кальция медленно нагрели, при этом образовался твердый осадок, состоящий из смеси оксида кальция и нитрита кальция, и выделилась смесь газов. Смесь газов пропустили через 133,6 г 40%-го раствора гидроксида калия. При этом массовая доля гидроксида калия в растворе уменьшилась в 2 раза, а объем непрореагировавшего газа оказался в 2 раза меньше объема исходной смеси газов. Вычислите массу исходного нитрата кальция. В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).
💡 Пошаговый разбор и решение:
1. Запишем уравнения реакций:
$\ChemFormCa ( NO_3 ) _2 = Ca ( NO_2 ) _2 + O_2 ( 1 )$
$\ChemForm2Ca ( NO_3 ) _2 = 2CaO + 4NO_2 + O_2 ( 2 )$
$\ChemForm4KOH + 4NO_2 + O_2 = 4KNO_3 + 2H_2O ( 3 )$
2. Массу нитрата кальция необходимо рассчитывать исходя из количества выделившихся газов. Обозначим массу прореагировавших газов за y, а массу прореагировавшего гидроксида калия x. Тогда:
$0,2 = \frac{133,6 \cdot 0,4 - x}{133,6 + y}$
$x = n\rm ( KOH ) \cdot M\rm ( KOH ) = n\rm ( NO_2 ) \cdot M\rm ( KOH )$
$y =\rm n ( NO_2 ) \cdot \it M\rm ( NO_2 ) + \it n_3\rm ( O_2 ) \cdot \it M\rm ( O_2 ) = \it n\rm ( NO_2 ) \cdot \it M\rm ( NO_2 ) + \rm 0,25\it n\rm ( NO_2 ) \cdot \it M\rm ( O_2 ) = 54\it n\rm ( NO_2 )$ $y =\rm n ( NO_2 ) \cdot \it M\rm ( NO_2 ) + \it n_3\rm ( O_2 ) \cdot \it M\rm ( O_2 ) =$
$= \it n\rm ( NO_2 ) \cdot \it M\rm ( NO_2 ) + \rm 0,25\it n\rm ( NO_2 ) \cdot \it M\rm ( O_2 ) = 54\it n\rm ( NO_2 )$ $y =\rm n ( NO_2 ) \cdot \it M\rm ( NO_2 ) + \it n_3\rm ( O_2 ) \cdot \it M\rm ( O_2 ) =$
$= \it n\rm ( NO_2 ) \cdot \it M\rm ( NO_2 ) + \rm 0,25\it n\rm ( NO_2 ) \cdot \it M\rm ( O_2 ) =$
$= 54\it n\rm ( NO_2 )$
3. Тогда:
$\frac{x}{y} = \frac{M\rm ( KOH )}{54}$
$y = 0,964 x$
$0,2 = \frac{53,44 - x}{133,6 + 0,964x}$
$x = 22,40г$
$y = 21,59г$
4. Теперь мы можем найти количество выделившихся газов:
$\it n\rm ( NO_2 ) = 21,59 : 54 = 0,400моль$
$\it n_3\rm ( O_2 ) = 0,400 : 4 = 0,100моль$
$\it n_3\rm ( общ. ) = 0,500моль$
$\it n ( газов общ. ) \rm = 0,500 \cdot 2 = 1,00моль$
5. Как мы видим из условия, гидроксид калия находится в избытке. Можем предположить, что оксид азота (IV) прореагировал целиком и реакция закончилась в момент когда он был полностью израсходован, а непрореагировавший газ — чистый кислород. Тогда:
$n\rm ( NO_2 ) = 0,400моль = 2\it n_2\rm ( Ca ( NO_3 ) _2 )$
$\it n_3\rm ( O_2 ) = 0,100моль; = \it n_2\rm ( O_2 )$
$\it n_1\rm ( O_2 ) = 1,00 - 0,400 - 0,100 = 0,50моль =\it n_1\rm ( Ca ( NO_3 ) _2 )$
$\it n\rm ( Ca ( NO_3 ) _2 ) =\it n_1\rm ( Ca ( NO_3 ) _2 ) + \it n_2\rm ( Ca ( NO_3 ) _2 ) = 0,50 + 0,200 = 0,70 моль$ $\it n\rm ( Ca ( NO_3 ) _2 ) =\it n_1\rm ( Ca ( NO_3 ) _2 ) + \it n_2\rm ( Ca ( NO_3 ) _2 ) =$
$= 0,50 + 0,200 = 0,70 моль$
6. Найдем массу разложившейся селитры:
$\it m\rm ( Ca ( NO_3 ) _2 ) = 0,70 \cdot 164 = 114,8г$
$\ChemFormCa ( NO_3 ) _2 = Ca ( NO_2 ) _2 + O_2 ( 1 )$
$\ChemForm2Ca ( NO_3 ) _2 = 2CaO + 4NO_2 + O_2 ( 2 )$
$\ChemForm4KOH + 4NO_2 + O_2 = 4KNO_3 + 2H_2O ( 3 )$
2. Массу нитрата кальция необходимо рассчитывать исходя из количества выделившихся газов. Обозначим массу прореагировавших газов за y, а массу прореагировавшего гидроксида калия x. Тогда:
$0,2 = \frac{133,6 \cdot 0,4 - x}{133,6 + y}$
$x = n\rm ( KOH ) \cdot M\rm ( KOH ) = n\rm ( NO_2 ) \cdot M\rm ( KOH )$
$y =\rm n ( NO_2 ) \cdot \it M\rm ( NO_2 ) + \it n_3\rm ( O_2 ) \cdot \it M\rm ( O_2 ) = \it n\rm ( NO_2 ) \cdot \it M\rm ( NO_2 ) + \rm 0,25\it n\rm ( NO_2 ) \cdot \it M\rm ( O_2 ) = 54\it n\rm ( NO_2 )$ $y =\rm n ( NO_2 ) \cdot \it M\rm ( NO_2 ) + \it n_3\rm ( O_2 ) \cdot \it M\rm ( O_2 ) =$
$= \it n\rm ( NO_2 ) \cdot \it M\rm ( NO_2 ) + \rm 0,25\it n\rm ( NO_2 ) \cdot \it M\rm ( O_2 ) = 54\it n\rm ( NO_2 )$ $y =\rm n ( NO_2 ) \cdot \it M\rm ( NO_2 ) + \it n_3\rm ( O_2 ) \cdot \it M\rm ( O_2 ) =$
$= \it n\rm ( NO_2 ) \cdot \it M\rm ( NO_2 ) + \rm 0,25\it n\rm ( NO_2 ) \cdot \it M\rm ( O_2 ) =$
$= 54\it n\rm ( NO_2 )$
3. Тогда:
$\frac{x}{y} = \frac{M\rm ( KOH )}{54}$
$y = 0,964 x$
$0,2 = \frac{53,44 - x}{133,6 + 0,964x}$
$x = 22,40г$
$y = 21,59г$
4. Теперь мы можем найти количество выделившихся газов:
$\it n\rm ( NO_2 ) = 21,59 : 54 = 0,400моль$
$\it n_3\rm ( O_2 ) = 0,400 : 4 = 0,100моль$
$\it n_3\rm ( общ. ) = 0,500моль$
$\it n ( газов общ. ) \rm = 0,500 \cdot 2 = 1,00моль$
5. Как мы видим из условия, гидроксид калия находится в избытке. Можем предположить, что оксид азота (IV) прореагировал целиком и реакция закончилась в момент когда он был полностью израсходован, а непрореагировавший газ — чистый кислород. Тогда:
$n\rm ( NO_2 ) = 0,400моль = 2\it n_2\rm ( Ca ( NO_3 ) _2 )$
$\it n_3\rm ( O_2 ) = 0,100моль; = \it n_2\rm ( O_2 )$
$\it n_1\rm ( O_2 ) = 1,00 - 0,400 - 0,100 = 0,50моль =\it n_1\rm ( Ca ( NO_3 ) _2 )$
$\it n\rm ( Ca ( NO_3 ) _2 ) =\it n_1\rm ( Ca ( NO_3 ) _2 ) + \it n_2\rm ( Ca ( NO_3 ) _2 ) = 0,50 + 0,200 = 0,70 моль$ $\it n\rm ( Ca ( NO_3 ) _2 ) =\it n_1\rm ( Ca ( NO_3 ) _2 ) + \it n_2\rm ( Ca ( NO_3 ) _2 ) =$
$= 0,50 + 0,200 = 0,70 моль$
6. Найдем массу разложившейся селитры:
$\it m\rm ( Ca ( NO_3 ) _2 ) = 0,70 \cdot 164 = 114,8г$
📚 Похожие разобранные задания по предмету:
ID 125362 • Задание №32
Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:
$\ChemForm\put левая к...
ID 116184 • Задание №3
Из числа указанных в ряду элементов выберите два элемента, которые проявляют высшую степень окисления, равную ...
Официальные критерии проверки ФИПИ:
Критерии проверки:
Критерии оценивания выполнения задания | Баллы
Ответ правильный и полный:
— в ответе правильно записаны уравнения реакций, соответствующих условию задания;
— правильно произведены вычисления, в которых используются необходимые физические величины, заданные в условии задания;
— продемонстрирована логически обоснованная взаимосвязь физических величин, на основании которых проводятся расчеты;
— в соответствии с условием задания определена искомая физическая величина | 4
Правильно записаны три элемента ответа | 3
Правильно записаны три элемента ответа | 2
Правильно записан один элемент ответа | 1
Все элементы ответа записаны неверно | 0
Максимальный балл | 4
Критерии оценивания выполнения задания | Баллы
Ответ правильный и полный:
— в ответе правильно записаны уравнения реакций, соответствующих условию задания;
— правильно произведены вычисления, в которых используются необходимые физические величины, заданные в условии задания;
— продемонстрирована логически обоснованная взаимосвязь физических величин, на основании которых проводятся расчеты;
— в соответствии с условием задания определена искомая физическая величина | 4
Правильно записаны три элемента ответа | 3
Правильно записаны три элемента ответа | 2
Правильно записан один элемент ответа | 1
Все элементы ответа записаны неверно | 0
Максимальный балл | 4
🔗 Другие задания линии №34 по предмету Химия:
ID 126200
При нагревании образца карбоната кальция часть вещества разложилась. При этом выделилось 4,48 л...
ID 126201
Навеску гидрокарбоната натрия прокаливали в течение непродолжительного времени и получили тверд...
ID 126202
Навеску основного карбоната меди прокаливали в течение непродолжительного времени и получили тв...
ID 126203
Навеску технического карбоната кальция массой 8,00 г растворили в избытке соляной кислоты. К по...
ID 126204
Железную проволоку массой 0,295 г растворили при нагревании в избытке разбавленной азотной кисл...