Chemia - Zbiór zadań CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 7.

Kategoria: Stechiometryczny stosunek reagentów Właściwości fizyczne cieczy i gazów Typ: Oblicz

Blaszkę miedzianą o masie 0,48 g roztworzono całkowicie w stężonym wodnym roztworze kwasu azotowego(V). Doświadczenie wykonano pod wyciągiem. Przebieg reakcji miedzi z kwasem azotowym(V) ilustruje poniższe równanie.

Cu + 4HNO3 → Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2 H2O

Oblicz, ile centymetrów sześciennych (w przeliczeniu na warunki normalne) gazu wydzieliło się w czasie opisanej reakcji.

Rozwiązanie

Dane:
mCu = 0,48 g
MCu = 64 g·mol–1
Objętość molowa gazu w warunkach normalnych Vmol = 22,4 dm3 ·mol–1
Szukane:
VNO2

Rozwiązanie:

I sposób
Z równania reakcji: 1 mol Cu ⸺ 2 mole NO2 i MCu = 64 g·mol–1 i Vmol = 22,4 dm3·mol–1
64 g Cu ⸺ 2 · 22,4 dm3 = 44,8 dm3 NO2
0,48 g Cu ⸺ x NO2
x = 336 cm3

II sposób
Z równania reakcji:

nNO2nCu = 21 ⇒ nNO2 = 2nCu i nCu = mCuMCu = 0,48 g64 g ⋅ mol−1 = 0, 0075 mola ⇒

nNO2 = 2 ⋅ 0,0075 mola = 0,015 mola
VNO2 = nNO2 Vmol = 0,015 mola ⋅ 22,4 dm3 ⋅ mol−1 = 0,336 dm3 = 336 cm3

Odpowiedź: W czasie opisanej reakcji wydzieliło się 336 cm3 (w przeliczeniu na warunki normalne) gazu.

Wskazówki

Rozwiązując zadanie, należy przeanalizować podane równanie reakcji. W reakcji powstają trzy produkty: sól o wzorze Cu(NO3)2, tlenek azotu(IV) o wzorze NO2 i woda. Jedynym produktem gazowym reakcji jest więc tlenek azotu(IV). Z równania reakcji wynika, że z 1 mola miedzi powstają 2 mole tlenku azotu(IV), jeżeli więc obliczymy liczbę moli miedzi, będziemy mogli obliczyć liczbę moli tlenku azotu(IV), która posłuży nam do obliczenia objętości wydzielonego gazu w warunkach normalnych. Wiemy, że w warunkach tych 1 mol gazu zajmuje objętość 22,4 dm3, a więc objętość n moli gazu w warunkach normalnych jest równa n · 22,4 (dm3). Musimy jeszcze zwrócić uwagę na polecenie, które wymaga podania wyniku w centymetrach sześciennych. Ponieważ 1 dm3 to 103 cm3, więc wynik w decymetrach sześciennych powinniśmy pomnożyć przez 1000, aby otrzymać wynik w centymetrach sześciennych.