В 200 г 16%-ного раствора сульфата меди(II) внесли железную пластинку и выдерживали до тех пор, пока её масса не изменилась на 0,8 г. От полученного раствора отобрали порцию массой 49,8 г и пропустили через неё избыток сероводорода. Вычислите массовые доли веществ в полученном растворе. (Растворимостью сероводорода пренебречь.)
Для решения задачи необходимо последовательно разобраться с каждым этапом.
Определение количества сульфата меди(II) в растворе: У нас есть 200 г 16%-ного раствора сульфата меди(II). Сначала вычислим массу сульфата меди(II) в этом растворе:
\[ m_{\text{CuSO}_4} = \frac{16}{100} \times 200 \, \text{г} = 32 \, \text{г} \]
Соответственно, масса воды в растворе:
\[ m_{\text{H}_2O} = 200 \, \text{г} - 32 \, \text{г} = 168 \, \text{г} \]
Растворение железной пластины: Железо реагирует с сульфатом меди(II), осуществляя реакцию замещения:
\[ \text{Fe} + \text{CuSO}_4 \rightarrow \text{Cu} + \text{FeSO}_4 \]
Масса железа, которая прореагировала:
\[ m_{\text{Fe}} = 0,8 \, \text{г} \]
Теперь необходимо выяснить, сколько сульфата меди(II) было использовано в реакции. Для этого найдем количество вещества железа (Fe) и используя стехиометрию реакции, определим, сколько сульфата меди(II) было потрачено:
Молярная масса железа (Fe) = 55,85 г/моль, тогда
\[ n_{\text{Fe}} = \frac{0,8 \, \text{г}}{55,85 \, \text{г/моль}} \approx 0,0143 \, \text{моль} \]
По уравнению реакции, на 1 моль Fe приходится 1 моль CuSO₄, значит:
\[ m_{\text{CuSO}_4} = n_{\text{Fe}} \times M_{\text{CuSO}_4} = 0,0143 \, \text{моль} \times 159,61 \, \text{г/моль} \approx 2,28 \, \text{г} \]
Вычисление оставшейся массы сульфата меди(II): Масса сульфата меди(II) после реакции:
\[ m_{\text{CuSO}_4 \, \text{остаток}} = 32 \, \text{г} - 2,28 \, \text{г} \approx 29,72 \, \text{г} \]
Подсчет массы оставшегося раствора: Поскольку мы отобрали 49,8 г раствора, предположим, что весь оставшийся раствор содержит 29,72 г сульфата меди(II) и 168 г воды. Пропорции этих веществ в отобранной порции раствора остаются такими же:
Состав порции:
\[ m_{\text{H}_2O \, \text{в порции}} = \frac{49,8 \, \text{г}}{200 \, \text{г}} \times 168 \, \text{г} \approx 41,7 \, \text{г} \]
Ранее мы вычислили, что мы сохранили 29,72 г сульфата меди(II).
Вычисление массовых долей: Теперь рассчитаем массовые доли в отобранном растворе:
\[ m_{\text{CuSO}_4}: 49,8 \, \text{г} \rightarrow \frac{29,72 \, \text{г}}{49,8 \, \text{г}} \times 100 \% \approx 59,7 \% \]
\[ m_{\text{H}_2O}: 49,8 \, \text{г} \rightarrow \frac{41,7 \, \text{г}}{49,8 \, \text{г}} \times 100 \% \approx 83,6 \% \]
Таким образом, в полученном растворе массовая доля сульфата меди(II) составляет примерно 59,7%, а массовая доля воды — 83,6%.
Если необходимы дальнейшие разъяснения или помощь с другими задачами, пожалуйста, спрашивайте!
