Для решения этой задачи нам необходимо рассмотреть реакцию между оксидом меди (CuO) и серной кислотой (H₂SO₄). В результате этой реакции образуется сульфат меди (CuSO₄) и вода.
Запишем уравнение реакции:
\[ CuO + H_2SO_4 \rightarrow CuSO_4 + H_2O \]
Определим количество вещества оксида меди. Найдем молярную массу CuO:
- Молярная масса Cu (медь) ≈ 63,5 г/моль,
- Молярная масса O (кислород) ≈ 16,0 г/моль,
- Следовательно, молярная масса CuO ≈ 63,5 + 16,0 = 79,5 г/моль.
Теперь найдем количество вещества 40 г CuO:
\[ n_{CuO} = \frac{m}{M} = \frac{40 \, \text{г}}{79,5 \, \text{г/моль}} \approx 0,504 \, \text{моль} \]
Определим, сколько H₂SO₄ нужно для реакции. Из уравнения реакции видно, что 1 моль CuO реагирует с 1 моль H₂SO₄, значит, нам нужно 0,504 моль H₂SO₄.
Найдем массу H₂SO₄. Молярная масса H₂SO₄:
- Молярная масса H (водород) ≈ 1,0 г/моль,
- Следовательно, молярная масса H₂SO₄ ≈ 2 + 32 + 16 = 98 г/моль.
Теперь найдем массу H₂SO₄:
\[ m_{H_2SO_4} = n_{H_2SO_4} \times M_{H_2SO_4} = 0,504 \, \text{моль} \times 98 \, \text{г/моль} \approx 49,392 \, \text{г} \]
Так как в вашем условии указано, что серная кислота содержит 49 г безводного вещества, это соответствует заданному количеству и должно быть достаточным для реакции с 40 г оксида меди.
Наконец, найдем массу образовавшейся соли (CuSO₄). Поскольку на каждый моль CuO образуется один моль CuSO₄, то количество CuSO₄ также будет равно 0,504 моль. Молярная масса CuSO₄:
- Молярная масса CuSO₄ = 63,5 + 32 + 4 \times 16 = 159,5 г/моль.
Теперь вычислим массу CuSO₄:
\[ m_{CuSO_4} = n_{CuSO_4} \times M_{CuSO_4} = 0,504 \, \text{моль} \times 159,5 \, \text{г/моль} \approx 80,4 \, \text{г} \]
Таким образом, масса образовавшейся соли (сульфата меди) составляет примерно 80,4 г.