Для решения задачи начнем с определения количества газа, который выделился в результате реакции. В реакции меди с серной кислотой образуется газообразный водород:
[ \text{Cu} + \text{H}_2\text{SO}_4 \rightarrow \text{CuSO}_4 + \text{H}_2↑ ]
Здесь нам нужно определить, сколько вещества водорода выделилось. По стандартным условиям (н.у.) 1 моль газа занимает 22,4 л. Таким образом, количество вещества водорода, выделившегося в результате реакции, можно посчитать по формуле:
[
n = \frac{V}{V_{m}} = \frac{2.8\ \text{л}}{22.4\ \text{л/моль}} \approx 0.125\ \text{моль}
]
Следовательно, вес реагировавшей меди и оксида меди(ii):
Согласно уравнению реакции, 1 моль меди реагирует с 1 моль серной кислоты и выделяет 1 моль водорода. Это значит, что количество меди, которая реагировала, равно количеству выделившегося водорода.
Теперь найдем массу меди, которая выделила 0.125 моль водорода. Из уравнения видим, что на 1 моль меди получается 1 моль водорода, следовательно:
[
m_{\text{Cu}} = n \cdot M_{\text{Cu}} = 0.125\ \text{моль} \cdot 63.5\ \text{г/моль} \approx 7.94\ \text{г}
]
Теперь, так как у нас есть 10 г образца технической меди, который состоит из меди и оксида меди(II), можно вычислить массу оксида меди(II):
[
m_{\text{оксид меди(II)}} = m_{\text{образца}} - m_{\text{Cu}} = 10\ \text{г} - 7.94\ \text{г} \approx 2.06\ \text{г}
]
Теперь найдем массовую долю оксида меди(II) в образце:
[
\text{массовая доля оксида меди(II)} = \frac{m_{\text{оксид меди(II)}}}{m_{\text{образца}}} \cdot 100% = \frac{2.06\ \text{г}}{10\ \text{г}} \cdot 100% \approx 20.6%
]
Округляя до целых, получаем ответ:
21%.
