Насыщенный при 50 0С раствор сульфата меди(II) охладили до 20 0С. Выпавший в осадок кристаллогидрат (CuSO4⋅5H2O) отделили и в раствор соли ненадолго поместили железную пластину,…
Насыщенный при 50 0С раствор сульфата меди(II) охладили до 20 0С. Выпавший в осадок кристаллогидрат (CuSO4⋅5H2O) отделили и в раствор соли ненадолго поместили железную пластину, что привело к уменьшению массы раствора на 0,96 г. Далее в полученный раствор прилили 136,5 г 15%-ного раствора йодоводородной кислоты, после чего в этом растворе не осталось ни катионов меди, ни йодид-ионов. Вычислите массу кристаллогидрата, выпавшего в осадок при охлаждении исходного раствора до 20 0С, если растворимость сульфата меди в пересчете на безводную соль при 50 0С составляет 34 г, а при 20 0С –20 г на 100 г воды.
Чтобы решить эту задачу, разберем ее по шагам.
1. Понимание условий задачи
В задаче указано, что насыщенный раствор сульфата меди (II) охлаждается с 50 °C до 20 °C. При этом происходит выпадение кристаллогидрата сульфата меди (CuSO₄·5H₂O). Нужно вычислить массу этого кристаллогидрата.
Также нам дано, что растворимость безводного сульфата меди (CuSO₄) при 50 °C равна 34 г/100 г воды и при 20 °C — 20 г/100 г воды.
После охлаждения кристаллогидрат был отделен, и в раствор была помещена железная пластина, вызвавшая уменьшение массы раствора на 0,96 г. Затем к раствору добавили 136,5 г 15%-ного раствора йодоводородной кислоты.
2. Расчет изменений растворимости
Установим количество воды в 1 литре раствора. Для простоты предположим, что у нас 100 г воды (можно в дальнейшем масштабировать).
Вычислим количество сульфата меди в насыщенном растворе при 50 °C: \[ \text{Масса CuSO₄} = 34 \text{ г (на 100 г воды)} \]
Вычислим количество сульфата меди в насыщенном растворе при 20 °C: \[ \text{Масса CuSO₄} = 20 \text{ г (на 100 г воды)} \]
3. Определим массу кристаллогидрата
На 100 г воды:
- При 50 °C в растворе 34 г сульфата меди.
- При 20 °C в растворе останется 20 г сульфата меди.
Разница в массе сульфата меди, который выпал в осадок: \[ \text{Выпавшая масса CuSO₄} = 34 \text{ г} - 20 \text{ г} = 14 \text{ г} \]
Зная, что кристаллогидрат сульфата меди имеет формулу CuSO₄·5H₂O, можем найти массу кристаллогидрата.
4. Вычисление молярной массы кристаллогидрата
- Молярная масса CuSO₄ = 63,5 (Cu) + 32 (S) + 4*16 (O) = 159,5 г/моль
- Молярная масса 5H₂O = 5 * (2*1 + 16) = 90 г/моль
- Общая молярная масса CuSO₄·5H₂O = 159,5 + 90 = 249,5 г/моль
5. Находим массу кристаллогидрата
Сначала найдем, сколько моль CuSO₄ выпало в осадок: \[ \text{Количество молей CuSO₄} = \frac{14 \text{ г}}{159,5 \text{ г/моль}} \approx 0,0876 \text{ моль} \]
Затем, используя это число моль, найдем массу кристаллогидрата: \[ \text{Масса кристаллогидрата} = 0,0876 \text{ моль} \times 249,5 \text{ г/моль} \approx 21,85 \text{ г} \]
6. Ответ
Таким образом, масса кристаллогидрата CuSO₄·5H₂O, выпавшего в осадок при охлаждении раствора до 20 °C, составляет приблизительно 21,85 г.
