34. Расчеты массовой доли химического соединения в смеси: #274522

$2Mg(NO_3)_2\rightarrow 2MgO+4NO_2\uparrow+O_2\uparrow$

$2AgNO_3\rightarrow 2Ag+2NO_2\uparrow+O_2\uparrow$

$4NO_2+O_2+2H_2O\rightarrow 4HNO_3$

Пусть в исходной смеси содержалось:

$n(Mg(NO_3)_2)=x$ $моль$

$n(AgNO_3)=y$ $моль$

Масса нитрата магния: $m(Mg(NO_3)_2)=148x$ $г$

Масса нитрата серебра: $m(AgNO_3)=170y$ $г$

Масса протонов в ядрах атомов нитрата магния:

$m_p(Mg(NO_3)_2)=x\cdot(12+2\cdot7+6\cdot8)=74x$ $г$

Масса протонов в ядрах атомов нитрата серебра:

$m_p(AgNO_3)=y\cdot(47+7+3\cdot8)=78y$ $г$

По условию:

$\frac{74x+78y}{148x+170y}=0{,}4832$

$74x+78y=71{,}5136x+82{,}144y$

$2{,}4864x=4{,}144y$

$x=\frac{5}{3}y$

При прокаливании нитратов образуются газы $NO_2$ и $O_2$.

Количество вещества оксида азота (IV):

$n(NO_2)=2x+y$ $моль$

Количество вещества кислорода:

$n(O_2)=\frac{x}{2}+\frac{y}{2}=\frac{x+y}{2}$ $моль$

При пропускании газов через воду поглощается $NO_2$ и часть $O_2$, образуется азотная кислота.

На поглощение $NO_2$ требуется кислород:

$n(O_2\ прореаг.)=\frac{1}{4}n(NO_2)=\frac{2x+y}{4}$ $моль$

Количество вещества непоглотившегося кислорода:

$n(O_2\ изб.)=\frac{x+y}{2}-\frac{2x+y}{4}$

$n(O_2\ изб.)=\frac{2x+2y-2x-y}{4}=\frac{y}{4}$

Объём непоглотившегося газа:

$V(O_2)=13{,}44$ $л$

Количество вещества непоглотившегося кислорода:

$n(O_2)=\frac{13{,}44}{22{,}4}=0{,}6$ $моль$

Следовательно:

$\frac{y}{4}=0{,}6$

$y=2{,}4$ $моль$

Тогда:

$x=\frac{5}{3}\cdot2{,}4=4$ $моль$

Количество вещества оксида азота (IV):

$n(NO_2)=2x+y=2\cdot4+2{,}4=10{,}4$ $моль$

По уравнению поглощения:

$n(HNO_3)=n(NO_2)=10{,}4$ $моль$

Масса образовавшейся азотной кислоты:

$m(HNO_3)=10{,}4\cdot63=655{,}2$ $г$

Количество вещества кислорода, вступившего в реакцию с водой и $NO_2$:

$n(O_2\ прореаг.)=\frac{10{,}4}{4}=2{,}6$ $моль$

Масса поглощённого оксида азота (IV):

$m(NO_2)=10{,}4\cdot46=478{,}4$ $г$

Масса поглощённого кислорода:

$m(O_2)=2{,}6\cdot32=83{,}2$ $г$

Масса воды: $m(H_2O)=800$ $г$

Масса образовавшегося раствора:

$m_{р-ра}=800+478{,}4+83{,}2=1361{,}6$ $г$

Массовая доля растворённого вещества в образовавшемся растворе:

$\omega(HNO_3)=\frac{655{,}2}{1361{,}6}\cdot100\%=48{,}12\%$.