Для решения задачи, сначала определим, какие реакции происходят и какие вещества образуются.
Реакция меди с серной кислотой:
- Медь (Cu) реагирует с концентрированной серной кислотой (H₂SO₄) с образованием оксида меди (CuO) и серной кислоты.
- Уравнение реакции:
\[ Cu + 2H_2SO_4 \rightarrow CuSO₄ + SO₂ + 2H₂O \]
Определение количества кислоты:
- Масса раствора серной кислоты = 250 г.
- Массовая доля серной кислоты = 85%.
- Масса чистой H₂SO₄: \[ m_{H₂SO₄} = 0.85 \times 250 \, \text{г} = 212.5 \, \text{г} \]
Определим моль меди:
- Молярная масса меди (Cu) = 63.5 г/моль.
- Количество молей меди: \[ n_{Cu} = \frac{m_{Cu}}{M_{Cu}} = \frac{21 \, \text{г}}{63.5 \, \text{г/моль}} \approx 0.33 \, \text{моль} \]
Определим количество H₂SO₄, необходимое для реакции:
- По уравнению реакции 1 моль меди реагирует с 2 моль H₂SO₄, значит 0.33 моль меди потребует: \[ n_{H₂SO₄} = 2 \times n_{Cu} = 2 \times 0.33 \, \text{моль} = 0.66 \, \text{моль} \]
Определим массу H₂SO₄, необходимую для реакции:
- Молярная масса H₂SO₄ = 98 г/моль.
- Масса H₂SO₄, необходимая для реакции: \[ m_{H₂SO₄} = n_{H₂SO₄} \times M_{H₂SO₄} = 0.66 \, \text{моль} \times 98 \, \text{г/моль} \approx 64.68 \, \text{г} \]
Определим, сколько соли образуется:
- Образуется сульфат меди (CuSO₄).
- Мы уже провели расчет, что 0.33 моль меди будет полностью реагировать и образует 0.33 моль CuSO₄.
- Масса полученной соли (CuSO₄): \[ M_{CuSO₄} = M_{Cu} + M_{S} + 4 \times M_{O} = 63.5 + 32 + 16 \times 4 = 63.5 + 32 + 64 = 159.5 \, \text{г/моль} \] \[ m_{CuSO₄} = n_{CuSO₄} \times M_{CuSO₄} = 0.33 \, \text{моль} \times 159.5 \, \text{г/моль} \approx 52.64 \, \text{г} \]
Таким образом, масса полученной соли (сульфата меди) составит примерно 52.64 г.