Массовые доли кислот при растворении оксида азота в воде
При растворении оксида азота (IV) в воде образуется смесь азотной и азотистой кислот. Составьте уравнение реакции и рассчитайте массовые доли кислот в растворе, полученном при растворении порции оксида азота (IV) объемом 2,24 л (н. у.) в 1 л воды. Выход продуктов реакции примите 100%-м. К какому типу относится данная окислительно-восстановительная реакция?
Дано
`V(NO_2) = 2.24 text{ л}`
`V(H_2O) = 1 text{ л}`
`ρ(H_2O) = 1 text{ г/мл}`
Найти
`ω(HNO_3) = text{ ?}`
`ω(HNO_2) = text{ ?}`
Решение
Уравнение реакции растворения оксида азота(IV) в воде:
`2NO_2 + H_2O = HNO_3 + HNO_2`
Найдём количество вещества оксида азота(IV):
`n(NO_2) = (V(NO_2))/(V_m) = 2.24/22.4 = 0.1 text{ моль}`
Согласно уравнению реакции, количество вещества азотной кислоты равно количеству вещества азотистой кислоты и составляет половину от количества оксида азота(IV):
`n(HNO_3) = n(HNO_2) = (n(NO_2))/2 = 0.1/2 = 0.05 text{ моль}`
Найдём массы кислот:
`m(HNO_3) = n(HNO_3)*M(HNO_3) = 0.05*63 = 3.15 text{ г}`
`m(HNO_2) = n(HNO_2)*M(HNO_2) = 0.05*47 = 2.35 text{ г}`
Найдём массу воды:
`m(H_2O) = ρ(H_2O)*V(H_2O) = 1*1000 = 1000 text{ г}`
Найдём массу полученного раствора:
`m(р-ра) = m(H_2O) + m(NO_2) = 1000 + (0.1*46) = 1000 + 4.6 = 1004.6 text{ г}`
Вычислим массовые доли кислот в растворе:
`ω(HNO_3) = (100*m(HNO_3))/(m(р-ра)) = (100*3.15)/1004.6 = 0.3136%`
`ω(HNO_2) = (100*m(HNO_2))/(m(р-ра)) = (100*2.35)/1004.6 = 0.2339%`
Ответ
`ω(HNO_3) = 0.3136%`
`ω(HNO_2) = 0.2339%`
Дополнительно
Рассматриваемая реакция относится к окислительно-восстановительным реакциям диспропорционирования, так как атомы азота в степени окисления +4 одновременно подвергаются процессам окисления и восстановления:
`N^(+4) → N^(+5)` (окисление)
`N^(+4) → N^(+3)` (восстановление)