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…
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.)
Чтобы решить эту задачу, давайте последовательно разберем каждый этап.
Шаг 1: Определение количества сульфата меди(II) в исходном растворе
Первоначально у нас есть 200 г 16%-ного раствора сульфата меди(II) (CuSO₄). Это значит, что в растворе сульфата меди(II) находится 16% от общей массы.
Чтобы найти количество сульфата меди в этом растворе, используем формулу:
\[ \text{Масса CuSO₄} = \text{Общая масса раствора} \times \frac{\text{Процент}}{100} \]
Подставляем известные значения:
\[ \text{Масса CuSO₄} = 200 \, \text{г} \times \frac{16}{100} = 32 \, \text{г} \]
Шаг 2: Определение массы железа, которое вступило в реакцию
Железная пластинка потеряла в массе 0,8 г. Эта масса равна массе железа, которое вступило в реакцию с сульфатом меди. Вместо железа в данной реакции зависимо от условий, вероятно, образуется медь и сульфат железа. Реакция можно записать так:
\[ \text{Fe} + \text{CuSO₄} \rightarrow \text{FeSO₄} + \text{Cu} \]
Шаг 3: Определение количества образовавшегося и оставшегося CuSO₄
Теперь нам нужно выяснить, сколько сульфата меди останется после реакции. Для этого используем молярные массы:
- Молярная масса CuSO₄ (сульфат меди(II)) = 63.55 (Cu) + 32.07 (S) + 4 × 16 (O) = 159.62 г/моль
- Молярная масса Fe = 55.85 г/моль
Из стехиометрии видно, что 1 моль сульфата меди реагирует с 1 моль железа. Таким образом, количество моль CuSO₄ в 32 г:
\[ n_{\text{CuSO₄}} = \frac{32 \, \text{г}}{159.62 \, \text{г/моль}} \approx 0.200 \, \text{моль} \]
Теперь определяем, сколько моль железа реагирует:
\[ n_{\text{Fe}} = \frac{0.8 \, \text{г}}{55.85 \, \text{г/моль}} \approx 0.0143 \, \text{моль} \]
Шаг 4: Вычисление количества прореагировавшего CuSO₄
Теперь находим, сколько моль сульфата меди прореагировало с 0.0143 моль железа:
1:1 с металлом, значит, столько же "уходит" из раствора:
\[ n_{\text{прореагировавшего}} = n_{\text{Fe}} = 0.0143 \, \text{моль} \]
Находим массу прореагировавшего CuSO₄:
\[ \text{Масса CuSO₄} = n_{прореагировавшего} \times M_{\text{CuSO₄}} = 0.0143 \, \text{моль} \times 159.62 \, \text{г/моль} \approx 2.28 \, \text{г} \]
Теперь определяем оставшуюся массу CuSO₄ в растворе:
\[ \text{Оставшаяся масса CuSO₄} = 32 \, \text{г} - 2.28 \, \text{г} \approx 29.72 \, \text{г} \]
Шаг 5: Нахождение массы раствора, отобранного для анализа
Масса отобранного раствора составила 49,8 г. В этой массе теперь содержится 29.72 г оставшегося CuSO₄ и образовавшийся сульфат железа (FeSO₄).
Для определения массы FeSO₄, нужно помнить, что весь прореагировавший феррум образует FeSO₄. Масса сульфата железа можно найти, зная, что 0.0143 моль Fe превращается в 0.0143 моль FeSO₄:
\[ \text{Масса FeSO₄} = n_{Fe} \times M_{FeSO₄} = 0.0143 \, \text{моль} \times (55.85 + 32.07 + 4 \times 16) \approx 0.0143 \times 151.91 \approx 2.17 \, \text{г} \]
Шаг 6: Заключение
Таким образом, теперь можно вычислить массовые доли:
- Массa CuSO₄ = 29.72 г
- Массa FeSO₄ = 2.17 г
Общая масса раствора (49.8 г) minus приток воды и других компонентов растворителей и молекул (в пределах реальности и при исключении. долей пара):
Шаг 7: Массовые доли
\[ \text{Массовая доля CuSO₄} = \frac{29.72}{49.8} \approx 0.596 \text{(или 59.6%)} \]
\[ \text{Массовая доля FeSO₄} = \frac{2.17}{49.8} \approx 0.044 \text{(или 4.4%)} \]
Итак, массовые доли в растворе составляют примерно:
- CuSO₄: 59.6%
- FeSO₄: 4.4%
Это решение дает вам полное представление о процессе и теоретической базе.
