Какая масса 20% раствора гидроксида натрия потребуется для получения 15 г осадка, в результате взаимодействия сульфата меди с щелочью?
Для решения задачи сначала определим, сколько гидроксид-ионов (OH⁻) необходимо для осаждения меди (Cu) из сульфата меди (CuSO₄) при реакции с гидроксидом натрия (NaOH).
Реакция между сульфатом меди (CuSO₄) и гидроксидом натрия (NaOH) происходит по следующему уравнению:
\[ \text{CuSO}_4 + 2 \text{NaOH} \rightarrow \text{Cu(OH)}_2 \downarrow + \text{Na}_2\text{SO}_4 \]
Из уравнения видно, что для получения 1 моля осадка гидроксида меди (Cu(OH)₂) требуется 2 моля NaOH.
Теперь найдем молекулярную массу Cu(OH)₂:
- Cu: 63.5 г/моль
- O: 16 г/моль
- H: 1 г/моль
Подсчитаем:
\[ \text{M(Cu(OH)}_2\text{)} = 63.5 + 2 \cdot (16 + 1) = 63.5 + 34 = 97.5 \text{ г/моль} \]
Теперь определим, сколько моль Cu(OH)₂ нужно для получения 15 г осадка:
\[ n = \frac{m}{M} = \frac{15 \text{ г}}{97.5 \text{ г/моль}} \approx 0.1538 \text{ моль} \]
Из уравнения реакции видно, что для образования 0.1538 моль Cu(OH)₂ потребуется:
\[ 2 \cdot n = 2 \cdot 0.1538 \approx 0.3076 \text{ моль NaOH} \]
Теперь найдем массу NaOH. Молекулярная масса NaOH составляет:
- Na: 23 г/моль
- O: 16 г/моль
- H: 1 г/моль
Подсчитаем:
\[ M(\text{NaOH}) = 23 + 16 + 1 = 40 \text{ г/моль} \]
Теперь вычислим массу NaOH:
\[ m = n \cdot M = 0.3076 \text{ моль} \cdot 40 \text{ г/моль} \approx 12.3 \text{ г} \]
Теперь определим массу 20% раствора NaOH. В 100 г 20% раствора содержится 20 г NaOH. Тогда для 12.3 г NaOH масса раствора составит:
\[ x = \frac{12.3 \text{ г}}{0.20} = 61.5 \text{ г} \]
Таким образом, масса 20% раствора гидроксида натрия, необходимая для получения 15 г осадка, составляет 61.5 г.
