Определите массу малахита в граммах, которая может быть получена из 32 г прокалённого при 300 ℃ порошка медного купороса и 34 г питьевой соды. Ответ округлите до целых.
Чтобы решить задачу, давайте сначала поймём, что происходит в реакции между медным купоросом (CuSO₄) и питьевой содой (NaHCO₃).
Шаг 1: Определение реакций
Медный купорос: Мы имеем \( CuSO_4 \cdot 5H_2O \) (медный купорос с 5 молекулами воды), который после прокаливания теряет воду и превращается в безводный купорос (CuSO₄).
Питьевая сода: Является натрий-бикарбонатом (NaHCO₃).
Реакция: При смешивании медного купороса с питьевой содой, идет обмен между ионами. Общая реакция может быть записана следующим образом:
\[ CuSO_4 + 2 NaHCO_3 \rightarrow CuCO_3 + Na_2SO_4 + CO_2 + H_2O \]
Малахит (Cu₂(OH)₂(CO₃)) может быть получен из карбоната меди (CuCO₃) и других реагентов. Однако, в данной задаче нам нужно рассмотреть выраженное образование карбоната меди (CuCO₃) в процессе реакции.
Шаг 2: Вычисление молей реагентов
1. Молярная масса реагентов:
CuSO₄:
Молярная масса = 63.5 (Cu) + 32 (S) + 4×16 (O) = 63.5 + 32 + 64 = 159.5 г/моль
NaHCO₃:
Молярная масса = 23 (Na) + 1 (H) + 12 (C) + 3×16 (O) = 23 + 1 + 12 + 48 = 84 г/моль
2. Количество молей:
Для 32 г CuSO₄:
\[ n(CuSO_4) = \frac{32\,g}{159.5\,g/mol} \approx 0.200\,mol \]
Для 34 г NaHCO₃:
\[ n(NaHCO_3) = \frac{34\,g}{84\,g/mol} \approx 0.405\,mol \]
Шаг 3: Определение лимитирующего реагента
Согласно уравнению реакции, на 1 моль CuSO₄ требуется 2 моль NaHCO₃. Соответственно, для 0.200 моль CuSO₄ нам нужно:
\[ 0.200 \times 2 = 0.400\,mol\,NaHCO_3 \]
Так как у нас есть 0.405 моль NaHCO₃, то CuSO₄ будет лимитирующим реагентом.
Шаг 4: Нахождение массы малахита
Согласно реакции, из 1 моля CuSO₄ получается 1 моль CuCO₃. Таким образом, из 0.200 моль CuSO₄ мы получаем 0.200 моль CuCO₃.
Молярная масса CuCO₃:
\[ \text{Молярная масса} = 63.5 (Cu) + 12 (C) + 3 \times 16 (O) = 63.5 + 12 + 48 = 123.5\,g/mol \]
Теперь находим массу CuCO₃:
\[ m(CuCO_3) = n(CuCO_3) \times M(CuCO_3) = 0.200\,mol \times 123.5\,g/mol \approx 24.70\,g \]
Округляем до целых:
\[ \text{Ответ: } 25\,g \]
Итоговый ответ
Масса малахита, которую можно получить, составляет 25 г.
