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     250g * 13.5 g Cu / 100 g Cu = 33.75 g Cu

 150 ml HNO3

  C= 75% n/m

   d = 1.4 g/ml

   %R = 72%

  A. Reacción química :

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

      Ajuste de la reacción por el método del ion 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

                                                       ₀           ₊₂

                                                   3Cu   → 3 Cu   + 6e-

                                ₊₅                               ₊₂

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

                           _________________________________

                              ₀             ₊₅                                    ₊₂

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

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

                        190.5g      504 g            562.5 g        60g      72 g

  B. g Cu(NO3)2 =?

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

 33.75 g Cu* 504 g HNO3/190.5 gCu= 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 Cu(NO3)2/100 = 71.74 g Cu(NO3)2 .

   C. VNO=?

     que se recogerá sobre agua a 20ºC y 760 mmHg .

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

   PNO= Pt - PvH2O= 760 mmHg - 17.5 mmHg = 742.5 mmHg * 1 atm/760 mmHg = 0.9769  atm.

   PNO * VNO = n NO * 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 gNO/100=7.652gNO*1mol NO/30 g NO= 0.255 mol NO .

  VNO = 0.255 mol * 0.082L*atm/ºK*mol* 293ºK /0.9769 atm = 6.273 L NO.

   D. Pc=?

   2 L H2O se le añaden al nitrato cúprico.  2 L H2O = 2 Kg H2O

    Pc = Pc H2O - ΔTc

   ΔTc = m* Kc

    m = gsto /( Pmsto* Kg solvente)

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

   m = 0.1913 mol/L

   ΔTc = 1.86 ºC*Kg/mol*0.1913 mol/Kg

   ΔTc = 0.355 ºC

   Pc = 0ºC - 0.355ºC = - 0.355ºC

   E . Pc=?

    4L agua se añaden = 4 Kg  agua

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

      ΔTc = 1.86 ºC* Kg/mol * 0.09565 mol/Kg = 0.1779ºC

     Pc = 0ºC - 0.1779 ºC = - 0.1779 º C

    Da la mitad del valor de la parte D.