Навеску оксида меди(II) массой 12,0 г растворили в 200 г 9,8 %-й серной кислоты. В полученный раствор опустили железную пластинку, выдержали до прекращения реакции и удалили из раствора. Найдите массовую долю соли в полученном растворе. Примите Ar(Cu) = 64.
В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).
Масса оксида меди(II) = 12,0 г,
Масса серной кислоты = 200 г,
Концентрация серной кислоты = 9,8%,
Молярная масса Cu = 64 г/моль.
1. Найдем количество вещества оксида меди(II):
Количество вещества (n) = масса / молярная масса
n(CuO) = 12,0 г / 64 г/моль = 0,1875 моль
2. Запишем уравнение реакции между оксидом меди(II) и серной кислотой:
CuO + H2SO4 -> CuSO4 + H2O
3. Найдем количество вещества серной кислоты:
Масса серной кислоты = 200 г
Концентрация серной кислоты = 9,8%
Объем серной кислоты = масса / плотность = 200 г / (1,84 г/мл) = 108,6957 мл
Количество вещества серной кислоты:
n(H2SO4) = (концентрация x объем) / молярная масса
n(H2SO4) = (9,8/100 x 108,6957 мл) / 98 г/моль = 0,1088 моль
4. Определим реагент в избытке:
Мольное соотношение между CuO и H2SO4 в уравнении реакции составляет 1:1.
Таким образом, количество вещества H2SO4 меньше количества вещества CuO.
Следовательно, H2SO4 - реагент в избытке.
5. Запишем уравнение реакции между H2SO4 и CuO:
CuO + H2SO4 -> CuSO4 + H2O
6. Найдем количество вещества образовавшейся соли CuSO4:
Поскольку CuO и H2SO4 расходуются в мольном соотношении 1:1, то количество CuSO4 равно количеству расходовавшегося H2SO4.
n(CuSO4) = 0,1088 моль
7. Найдем массу CuSO4:
Масса CuSO4 = количество вещества x молярная масса
Масса CuSO4 = 0,1088 моль x 160 г/моль = 17,36 г
8. Найдем массовую долю соли в растворе:
Массовая доля CuSO4 = (масса CuSO4 / масса раствора) x 100%
Масса раствора = масса CuO + масса H2SO4 = 12,0 г + 200 г = 212 г
Массовая доля CuSO4 = (17,36 г / 212 г) x 100% = 8,18%
Таким образом, массовая доля соли CuSO4 в полученном растворе составляет 8,18%.