К 233,6 г 25%-ного раствора соляной кислоты добавили 64г оксида меди 2 и нагрели. После окончания реакции в раствор добавили 50,4 г сульфита натрия. Вычислите массовую долю…
К 233,6 г 25%-ного раствора соляной кислоты добавили 64г оксида меди 2 и нагрели. После окончания реакции в раствор добавили 50,4 г сульфита натрия. Вычислите массовую долю сульфата натрия в конечном растворе, если известно, что растворимость хлорида меди 2 составляет 71,5 г на 100 г воды, сульфата натрия - 9,6 г на 100 г воды, в осадок выделяются дигидрат хлорида меди 2, гептагидрат сульфита натрия и декагидрат сульфата натрия (глауберова соль)
Для решения задачи нам необходимо последовательно выполнить расчеты, чтобы определить массовую долю сульфата натрия в конечном растворе.
Нахождение массы соляной кислоты в растворе: Масса 25%-ного раствора = 233,6 г. Масса соляной кислоты (HCl) = 25% от 233,6 г: \[ m_{HCl} = 0,25 \times 233,6 \, \text{г} = 58,4 \, \text{г} \]
Реакция между HCl и CuO: Уравнение реакции: \[ 2 \, \text{HCl} + \text{CuO} \rightarrow \text{CuCl}_2 + \text{H}_2\text{O} \] Молярная масса HCl = 36,5 г/моль, CuO = 79,5 г/моль.
Находим количество молей соляной кислоты: \[ n_{HCl} = \frac{m_{HCl}}{M_{HCl}} = \frac{58,4 \, \text{г}}{36,5 \, \text{г/моль}} \approx 1,6 \, \text{моль} \]
Теперь определим, сколько моль CuO у нас есть: \[ n_{CuO} = \frac{m_{CuO}}{M_{CuO}} = \frac{64 \, \text{г}}{79,5 \, \text{г/моль}} \approx 0,804 \, \text{моль} \]
Так как по уравнению реакции на 2 моль HCl требуется 1 моль CuO, определим, что HCl является избыточным реагентом. Найдем, сколько CuO прореагирует: \[ n_{CuO} = \frac{n_{HCl}}{2} = \frac{1,6}{2} = 0,8 \, \text{моль} \] Значит, все 0,804 моль CuO полностью прореагируют, и мы получим: \[ n_{CuCl_2} = n_{CuO} = 0,804 \, \text{моль} \] Молярная масса CuCl₂ = 134,5 г/моль. Масса CuCl₂: \[ m_{CuCl_2} = n_{CuCl_2} \times M_{CuCl_2} = 0,804 \, \text{моль} \times 134,5 \, \text{г/моль} \approx 108,19 \, \text{г} \]
Добавление Na2SO3: Уравнение реакции: \[ \text{CuCl}_2 + \text{Na}_2\text{SO}_3 \rightarrow \text{CuSO}_3 + 2 \text{NaCl} \] Количество молей сульфита натрия: \[ n_{Na_2SO_3} = \frac{m_{Na_2SO_3}}{M_{Na_2SO_3}} = \frac{50,4 \, \text{г}}{126,04 \, \text{г/моль}} \approx 0,399 \, \text{моль} \]
Реакция CuCl2 с Na2SO3: Из уравнения видно, что для 1 моль CuCl₂ требуется 1 моль Na₂SO₃. Следовательно, взаимодействие произойдёт, и определим количество получившегося сульфата меди (CuSO₄): \[ n_{CuSO_4} = n_{CuCl_2} = 0,804 \, \text{моль} \] Количество оставшегося Na₂SO₃ будет равно: \[ n_{Na_2SO_3, остаток} = n_{Na_2SO_3, изначально} - n_{CuCl_2} = 0,399 \, \text{моль} - 0,804 \, \text{моль} < 0 \, \text{моль} \, \text{(идёт полный расход)} \] Это означает, что сульфит натрия полностью прореагирует.
Определение массы сульфата натрия: Следующий шаг: Молярная масса сульфата натрия = 142 г/моль. Для округления определим массовую долю сульфата натрия в конечном растворе. Мы знаем, что после завершения реакций у нас остается лишь раствор, так как CuCl₂ и Na₂SO₄ являются растворимыми соединениями.
Финальная расчет массы раствора: Подсчитаем общую массу раствора: масса раствора после изменения составляет: \[ m_{нач} = 233,6 \, \text{г} + 64 \, \text{г} + 50,4 \, \text{г} = 348 \, \text{г} \]
Масса сульфата натрия, потенциально осевшего: \[ m_{Na_2SO_4} = n_{CuSO_4} \times M_{Na_2SO_4} = 0,804 \, \text{моль} \times 142 \, \text{г/моль} \approx 114,69 \, \text{г} \]
Массa сульфата натрия в осадке: Это будет равно массе, поскольку натрий не решается: \[ Лучше выражать в конечном виде, что сульфат натрия остается в растворе, сохраняя его массу и концентрацию, то есть формула: \[ \frac{114,69}{348} \approx 0,3298 \approx 32,98\%. \]
Итак, массовая доля сульфата натрия в конечном растворе составляет 32,98%.
