Se dispone de 250 g de una aleación que tiene el 13,5% de cobre que reacciona con 150 mL de una disolución de ácido nítrico al 75% en masa y densidad 1,4 g/mL, obteniéndose nitrato de cobre (II), óxido de nitrógeno (II) y agua, siendo el rendimiento de la reacción del 72%.
A. Ajustar la reacción por el método del ión electrón.
B. Calcular la cantidad de nitrato cúprico que se obtiene de la reacción.
C. Calcular el volumen de óxido de nitrógeno (II) que se recogerá́ sobre agua a 20 ºC y 760 mm de Hg.
D. Determine el punto de congelación de la disolución resultante de añadir 2 L de agua al nitrato cúprico obtenido. Suponga que dicha sal se disocia completamente al disolverse en agua.
E. ¿Cuál sería el punto de congelación de la disolución resultante de añadir el doble de volumen de agua a la sal de cobre (II) obtenida si la sal se disocia completamente en agua?
Respuestas
SOLUCION :
250 g aleación → 13.5 % Cu
250 g * 13.5% Cu/ 100 g = 33.75 g Cu .
150 ml HNO3
C = 75%m/m
d = 1.4 g/ml
%R= 72%
Cu+ HNO3 → Cu(NO·)2 + NO+ H2O
A. Ajustar la reacción por el método de ión electrón :
Forma iónica : Cu + H⁺ + 2NO3⁻ → Cu⁺² + 2NO3⁻ + NO + H2O
₀ ₊₂
semireacción de oxidación : Cu → Cu + 2e- *3
₊₅ ⁺²
semireacción de reducción : NO3 + 4H⁺ + 3e- → NO + 2H2O * 2
3Cu⁰ → 3 Cu⁺² + 6e-
₊₅ ⁺²
2NO3⁻ + 8H⁺ + 3e- →2NO + 4H2O +
___________________________________
₀ ₊₅ ₊₂ ₊₂
3 Cu + 2NO3⁻ + 8H⁺→ 3Cu + 2NO + 4H2O
3 Cu + 8HNO3 → 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O
190.5 g 504 g 562.5 g 60 g 72 g
B . g Cu(NO3)2 =?
150 ml 1.4 g HNO3 /1ml HNO3*75gHNO3/100 g sol HNO3 = 157.5 g HNO3
33.75 g Cu * 504 g HNO3/ 190.5 g Cu= 89.29 g HNO3 .
157.5 g HNO3 * 190.5 gCu/504 g HNO3= 59.53 g Cu
reactivo limitante = Cu
reactivo en exceso = HNO3
33.75 g Cu * 562.5 g Cu(NO3)2 / 190.5 g Cu= 99.65 g Cu(NO3)2
%R = RR/RT*100
RR= %R * RT/100 = 72% * 99.65 g /100 = 71.74 g Cu(NO3)2 .
C . VNO=?
que se recogerá sobre agua a 20ºC y 760 mmHg .
T = 20ºC + 273 = 293 ºK
PT = PNO + PvH2O
PNO = Pt * Pv H2O = 760 mmHg - 17.5 mmHg = 742.5 mmHg * 1atm/ 760 mmHg = 0.9767 atm .
PNO * VNO = nNO * R *T
VNO = n NO * R*T /PNO
33.75 g Cu * 60 g NO / 190.5 g Cu = 10.629 g NO
RR= 72% * 10.629 g NO /100 = 7.652 g NO * 1mol NO /30 g NO= 0.255 mol NO
VNO= 0.255 mol NO* 0.082 L *atm/ºK*mol *293ºK/0.9769 atm
VNO = 6.273 Lts NO .
D. Pc =?
añaden 2 L agua = 2 Kg agua al nitrato cúprico.
Pc = Pc solve - ΔTc
ΔTc = m * Kc
m = g Cu(NO3)2 / Pm cu(NO3)2 * Kg solve
m = 71.74 g Cu(NO3)2/ ( 187.5 g /mol * 2Kg ) = 0.1913 mol/Kg
ΔTc = 1.86 ºC/mol * 0.1913 mol/Kg = 0.355 ºC
Pc = 0ºC -0.355 ºC = -0.355 ºC
Pc = - 0.355 ºC
E . Pto cong =?
4 L agua = 4 Kg agua
m = 71.74 g Cu(NO3)2 /(187.5 g/mol * 4Kg )= 0.09565 mol/Kg
ΔTc = m* Kc = 0.09565 mol/Kg * 1.86 ºC *Kg/mol
ΔTc = 0.1779 ºC
Pc = 0ºC - 0.1779 ºC = -0.1779 ºC .
Da la mitad del valor respecto a la parte D .