Для решения данной задачи разобьём её на несколько этапов.
Шаг 1: Написание уравнения реакции
Гидроксид натрия (NaOH) реагирует с сульфатом меди (II) (CuSO₄) с образованием сульфата натрия (Na₂SO₄) и гидроксида меди (II) (Cu(OH)₂), который является осадком. Уравнение реакции выглядит следующим образом:
[
2 , \text{NaOH} + \text{CuSO}_4 \rightarrow \text{Na}_2\text{SO}_4 + \text{Cu(OH)}_2 \downarrow
]
Здесь "↓" указывает на то, что Cu(OH)₂ выпадает в осадок.
Шаг 2: Определение молекулярных масс
Теперь определим молекулярные массы веществ, участвующих в реакции.
- Молекулярная масса NaOH:
- Na: 23 г/моль
- O: 16 г/моль
- H: 1 г/моль
[
\text{M(NaOH)} = 23 + 16 + 1 = 40 , \text{г/моль}
]
- Молекулярная масса Cu(OH)₂:
- Cu: 64 г/моль
- O: 16 г/моль (умножаем на 2 для двух атомов кислорода)
- H: 1 г/моль (умножаем на 2 для двух атомов водорода)
[
\text{M(Cu(OH)}_2) = 64 + 2 \times 16 + 2 \times 1 = 64 + 32 + 2 = 98 , \text{г/моль}
]
Шаг 3: Находим количество моль осадка
Используем массу осадка и его молекулярную массу, чтобы найти количество моль Cu(OH)₂:
[
n(\text{Cu(OH)}_2) = \frac{m}{M} = \frac{73,5 , \text{г}}{98 , \text{г/моль}} \approx 0,75 , \text{моль}
]
Шаг 4: Находим количество моль NaOH
Согласно уравнению реакции, 2 моль NaOH реагируют с 1 моль CuSO₄, чтобы образовать 1 моль Cu(OH)₂. Значит, для 0,75 моль Cu(OH)₂ потребуется:
[
n(\text{NaOH}) = 2 \times n(\text{Cu(OH)}_2) = 2 \times 0,75 = 1,5 , \text{моль}
]
Шаг 5: Находим массу NaOH
Теперь мы можем найти массу NaOH, используя его количество и молекулярную массу:
[
m(\text{NaOH}) = n(\text{NaOH}) \times M(\text{NaOH}) = 1,5 , \text{моль} \times 40 , \text{г/моль} = 60 , \text{г}
]
Шаг 6: Находим массовую долю NaOH в растворе
Теперь, имея массу NaOH и массу раствора, можно рассчитать массовую долю:
[
\text{Массовая доля NaOH} = \frac{m(\text{NaOH})}{m(\text{раствор})} \times 100% = \frac{60 , \text{г}}{300 , \text{г}} \times 100% = 20%
]
Ответ
Массовая доля гидроксида натрия в исходном растворе составляет 20%.
В результате анализа данной реакции и вычислений, мы увидели, как последовательно находить необходимые величины для решения задачи.
