Question

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?

Answer 1

SOLUCION :

 250 g aleación → 13.5 % Cu

 250 g * 13.5 g Cu/100 g = 33.75 g Cu

  150ml HNO3

   C = 75%m/m

   d = 1.4 g /ml

%R = 72%

    Cu + HNO3   →  Cu(NO3)2 + NO + H2O

  A . Ajustar la reacción por el método de ión electrón:

     Forma iónica :  Cu  + H⁺ + 2NO3⁻   → Cu⁺² + 2NO3⁻ + NO + H2O

  semireacción de oxidación :        Cu⁰  →   Cu⁺²   + 2e-           *3

                                                      ₊₅                              ₊₂

  semireacción de reducción :    NO3⁻  + 4H⁺ + 3e- → NO  + 2H2O       *2

                                                  3Cu⁰   →  3Cu⁺²  + 6e-

                                          ₊₅                                 ₊₂

                                        2NO3⁻ + 8H⁺ + 6e- → 2NO  + 4H2O    +

                                    ____________________________________

                                                   ₊₅                                     ₊₂

                                     3Cu⁰ + 2NO3⁻ + 8H⁺ → 3Cu⁺² + 2NO  + 4H2O

                             3Cu +    8HNO3 →  3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O .

                          190.5 g        504 g         562.5 g       60 g     72 g

   B.  g Cu(NO3)2 =?

  150mlHNO3*1.4gHNO3/1mlHNO3*75gHNO3/100gsolHNO3=157.5g HNO3

   33.75 g Cu* 504 g HNO3/ 190.5 g Cu= 89.29 g HNO3

  157.5 g HNO3 * 190.5 g Cu/ 504 g HNO3 = 59.53 g Cu

  reactivo limitante = Cu

  reactivo en exceso = HNO3

  3,75 g Cu * 562.5 g Cu(NO3)2 / 190.5 g Cu = 99.65 g Cu(NO3)2

   R% = RR/RT*100

  RR= 72% * 99.65 g Cu(NO3)2 / 100 = 71.74 g Cu(NO3)2 .

 C. VNO=?

   que se recogerá sobre agua a 20ºC +273 = 293 ºK

     760 mmHg

 Pt = PNO + Pv H2O ´     la Pv H2O a 20ºC = 17.5 mmHg

  PNO = Pt - PvH2O = 760 mmHg - 17.5 mmHg= 742.5 mmHg * 1atm/ 760 mmHg = 0.9769 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 * 0.082 L*atm/ºK*mol * 293ºK / 0.9769 atm

  VNO = 6.273 L NO .

  D .  Pc =?

   añaden 2 L agua al nitrato cúprico   2L agua = 2 Kg agua

    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 * 2 Kg Agua )

  m = 0.1913 mol/L

  ΔTc = 1.86 ªºC *Kg/mol* 0.1913 mol/Kg

  ΔTc = 0.355 ºC

   Pc = 0ºC -0.355 ºC = - 0.355 ºC .

  E.  Pc =?

  4 L agua = 4 Kg agua

    m = 71.74 g Cu(NO3)2 /( 187.5 g/mol * 4Kg) = 0.09565 mol/kg

   ΔTc = 1.86 ºC Kg/mol * 0.09565 mol /Kg

  ΔTc = 0.1779 ºC

   Pc = 0ºc - 0.1779 ºC = -0.1779 ºC .  

    Da la mitad del valor que resulta en la parte D.