Вычислите массу и объем аммиака, который потребуется для восстановления меди из оксида меди(II)

Ответы на вопрос

Отвечает Лигай Руслан.

Для решения задачи необходимо воспользоваться уравнением химической реакции восстановления меди из оксида меди(II) аммиаком, а также законами стехиометрии. Начнём с того, что химическая реакция восстановления меди выглядит так:

\text{CuO} + 2\text{NH}_3 \rightarrow \text{Cu} + \text{N}_2\text{O} + \text{H}_2\text{O}

Из этого уравнения видно, что на 1 моль оксида меди (CuO) требуется 2 моля аммиака (NH₃).

Шаг 1. Вычисление молекулярной массы оксида меди (CuO)

Молекулярная масса CuO рассчитывается как сумма масс меди и кислорода:

Молекулярная масса меди (Cu) = 63,5 г/моль
Молекулярная масса кислорода (O) = 16 г/моль

Итого молекулярная масса CuO:

M_{\text{CuO}} = 63,5 + 16 = 79,5 \, \text{г/моль}

Шаг 2. Количество вещества оксида меди

Для 40 кг (или 40 000 г) оксида меди вычислим количество вещества в молях:

n_{\text{CuO}} = \frac{m_{\text{CuO}}}{M_{\text{CuO}}} = \frac{40\,000 \, \text{г}}{79,5 \, \text{г/моль}} \approx 503,14 \, \text{моль}

Шаг 3. Количество вещества аммиака

Из уравнения реакции видно, что на 1 моль CuO требуется 2 моль аммиака (NH₃). Значит, для 503,14 моль CuO нужно:

n_{\text{NH}_3} = 2 \times n_{\text{CuO}} = 2 \times 503,14 \, \text{моль} = 1006,28 \, \text{моль}

Шаг 4. Масса аммиака

Теперь вычислим массу аммиака, зная его молекулярную массу. Молекулярная масса аммиака (NH₃) составляет:

M_{\text{NH}_3} = 14 + 3 \times 1 = 17 \, \text{г/моль}

Тогда масса аммиака, необходимого для реакции, будет:

m_{\text{NH}_3} = n_{\text{NH}_3} \times M_{\text{NH}_3} = 1006,28 \, \text{моль} \times 17 \, \text{г/моль} \approx 17\,090,76 \, \text{г} = 17,09 \, \text{кг}

Шаг 5. Объем аммиака

При стандартных условиях (температура 0°C, давление 1 атм) объем одного моля любого идеального газа равен 22,4 литра. Значит, объем аммиака, необходимого для реакции, составит:

V_{\text{NH}_3} = n_{\text{NH}_3} \times 22,4 \, \text{л/моль} = 1006,28 \, \text{моль} \times 22,4 \, \text{л/моль} \approx 22\,554,35 \, \text{л} \approx 22,55 \, \text{м}^3

Ответ:

Для восстановления меди из 40 кг оксида меди потребуется:

масса аммиака: 17,09 кг,
объем аммиака: 22,55 м³.

Вычислите массу и объем аммиака, который потребуется для восстановления меди из оксида меди(II) массой 40 кг.