Question

Смесь углерода со свинцом обработали при нагревании избытком концентрированного р-ра HNO3, в результате чего выделилась смесь газов объемом 15,68 л (н. у.). При пропускании этой смеси через избыток известковой воды образовался осадок массой 10 г. Вычислить значение массовой доли углерода в исходной смеси.

Answer 1

ω(С) = m(С) / m(смеси)
Свинец в конц. азотной кислоте пассивируется, однако в горячей кислоте окисляется:
1) C + 4HNO3(конц.) → CO2↑ + 4NO2↑ + 2H2O
2) Pb + 4HNO3(конц.) → Pb(NO3)2 + 2NO2↑ + 2H2O
Образовавшийся СО2 образует 10 г осадка в известковой воде:
3) CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3↓ + H2O

По ур. реакций 1+3, из 1 моль C образуется 1 моль CO2, а из 1 моль CO2 - 1 моль CaCO3, поэтому
n (C) = n (CО2) =n (CaCO3) = m(CaCO3)/ M(CaCO3) = 10/100 = 0,1 моль
m(C) = n ∙ M = 0,1 моль ∙ 12 г/моль = 1,2 г
По ур. 1, из 0,1 моль С получаются 0,1 моль СО2 и 0,4 моль NO2, всего 0,5 моль газов объемом
0,5 ∙ 22,4 = 11,2 л (н.у.)
Поэтому в р. 2 выделились 15,68 - 11,2= 4,48 л NO2, что составляет 4,48/22,4 = 0,2 моль.
По ур. 2, 0,2 моль NO2 образуются из 0,1 моль Pb.
m(Pb) = m(Pb) = n ∙ M = 0,1 ∙ 207,2 = 20,72 г
ω(С) = m(С) / m(смеси) = 1,2 г/ (1,2 г + 20,72 г) = 0,0547 (∙ 100 = 5,47%)