6. 21г меди опустили в раствор концентрированной серной кислоты массой 250г с массовой долей 85%. Полученный оксид серы пропустили в избыток раствора гидроксида калия. Определите массу полученной соли
Для решения задачи нам нужно рассмотреть несколько этапов реакции и использовать закон сохранения массы.
Определим количество серной кислоты. Массовая доля серной кислоты в растворе составляет 85%, значит, в 250 г раствора содержится:
\[ m(H_2SO_4) = 0.85 \times 250\, \text{г} = 212.5\, \text{г} \]
Найдем количество вещества серной кислоты (молей):
Молярная масса серной кислоты \( H_2SO_4 \) примерно равна 98 г/моль. Тогда:
\[ n(H_2SO_4) = \frac{m(H_2SO_4)}{M(H_2SO_4)} = \frac{212.5\, \text{г}}{98\, \text{г/моль}} \approx 2.17\, \text{моль} \]
Реакция меди с серной кислотой. Медь реагирует с концентрированной серной кислотой, образуя оксид меди(II) и диоксид серы:
\[ Cu + 2 H_2SO_4 \rightarrow CuSO_4 + SO_2 + 2 H_2O \]
На основе этого уравнения мы можем заметить, что 1 моль меди реагирует с 2 моль серной кислоты.
Найдем количество меди. Молярная масса меди \( Cu \) примерно 63.5 г/моль, следовательно:
\[ n(Cu) = \frac{6\, \text{г}}{63.5\, \text{г/моль}} \approx 0.094\, \text{моль} \]
Определим, сколько серной кислоты необходимо для реакции с медью. Для 0.094 моль меди потребуется:
\[ n(H_2SO_4,\, \text{необходимое}) = 2 \times n(Cu) = 2 \times 0.094\, \text{моль} \approx 0.188\, \text{моль} \]
Это количество меньше, чем имеется в растворе (2.17 моль), поэтому медь полностью реагирует.
Возникновение соли. В результате реакции получается соль — сульфат меди(II) \( CuSO_4 \). Теперь найдем массу образовавшейся соли:
Для этого сначала находим количество вещества \( CuSO_4 \):
\[ n(CuSO_4) = n(Cu) = 0.094\, \text{моль} \]
Молярная масса сульфата меди \( CuSO_4 \) примерно:
\[ M(CuSO_4) = 63.5 + 32 + 4 \times 16 \approx 159.5\, \text{г/моль} \]
Вычислим массу соли:
\[ m(CuSO_4) = n(CuSO_4) \times M(CuSO_4) \approx 0.094\, \text{моль} \times 159.5\, \text{г/моль} \approx 15\, \text{г} \]
Итак, масса полученной соли \( CuSO_4 \) составляет примерно 15 г.
