К 300 г раствора гидроксида натрия добавили избыток раствора сульфата меди (ІІ), при этом образовался осадок массой 73,5 г. Вычислите массовую долю гидроксида натрия в исходном…
К 300 г раствора гидроксида натрия добавили избыток раствора сульфата меди (ІІ), при этом образовался осадок массой 73,5 г. Вычислите массовую долю гидроксида натрия в исходном растворе. В ответе запишите уравнение реакции, о которой идёт речь в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).
Для решения этой задачи сначала запишем уравнение реакции между гидроксидом натрия (NaOH) и сульфатом меди (II) (CuSO₄). В результате реакции образуется гидроксид меди (II) (Cu(OH)₂) и сульфат натрия (Na₂SO₄):
\[ \text{CuSO}_4 + 2 \text{NaOH} \rightarrow \text{Cu(OH)}_2 (т) + \text{Na}_2\text{SO}_4 \]
Теперь, чтобы найти массовую долю гидроксида натрия в исходном растворе, будем использовать данные об образовавшемся осадке.
Вычисление числа молей Cu(OH)₂:
- Молярная масса Cu(OH)₂: \[ M_{\text{Cu(OH)}_2} = M_{\text{Cu}} + 2 \cdot M_{\text{O}} + 2 \cdot M_{\text{H}} = 63.5\, \text{г/моль} + 2 \cdot 16\, \text{г/моль} + 2 \cdot 1\, \text{г/моль} = 97.5\, \text{г/моль} \]
- Число молей Cu(OH)₂, образовавшегося в реакции: \[ n_{\text{Cu(OH)}_2} = \frac{m_{\text{Cu(OH)}_2}}{M_{\text{Cu(OH)}_2}} = \frac{73.5\, \text{г}}{97.5\, \text{г/моль}} \approx 0.0754\, \text{моль} \]
Определение числа молей NaOH:
- По уравнению реакции видно, что на 1 моль CuSO₄ требуется 2 моль NaOH.
- Значит, число молей NaOH: \[ n_{\text{NaOH}} = 2 \cdot n_{\text{Cu(OH)}_2} \approx 2 \cdot 0.0754\, \text{моль} \approx 0.1508\, \text{моль} \]
Вычисление массы NaOH:
- Молярная масса NaOH: \[ M_{\text{NaOH}} = M_{\text{Na}} + M_{\text{O}} + M_{\text{H}} = 23\, \text{г/моль} + 16\, \text{г/моль} + 1\, \text{г/моль} = 40\, \text{г/моль} \]
- Масса NaOH в растворе: \[ m_{\text{NaOH}} = n_{\text{NaOH}} \cdot M_{\text{NaOH}} = 0.1508\, \text{моль} \cdot 40\, \text{г/моль} \approx 6.032\, \text{г} \]
Вычисление массовой доли NaOH в растворе:
- Массовая доля NaOH в исходном растворе: \[ \text{массовая доля NaOH} = \frac{m_{\text{NaOH}}}{m_{\text{раствора}}} \cdot 100\% = \frac{6.032\, \text{г}}{300\, \text{г}} \cdot 100\% \approx 2.01\% \]
Ответ:
- Уравнение реакции: \[ \text{CuSO}_4 + 2 \text{NaOH} \rightarrow \text{Cu(OH)}_2 (т) + \text{Na}_2\text{SO}_4 \]
- Массовая доля гидроксида натрия в исходном растворе ≈ 2.01%.
