Для решения задачи необходимо пройти несколько этапов, начиная с определения необходимых величин и заканчивая расчетом средней весовой концентрации меди в анализируемом растворе.
Шаг 1: Определение эквивалентов
Сначала определим, что такое эквивалент. По химии эквивалентная масса - это количество вещества, которое реагирует с 1 молем водорода или принимает участие в реакции.
Для соединений меди, таких как медный купорос ( \text{CuSO}_4 ), более важно учесть количество меди, которое соответствует эквивалентной массе. Медная ион ( \text{Cu}^{2+} ) может взаимодействовать с гидроксид-ион (\text{OH}^-).
Шаг 2: Вычисление эквивалентов титранта
Нам даны следующие данные:
- Объем раствора гидроксида натрия (NaOH) использованный в различных экспериментах:
- 14,25 мл
- 14,35 мл
- 14,40 мл
- Нормативность раствора NaOH: 0,1020 Н
Сначала переведем объёмы в литры и найдем количество молей NaOH, использованных в реакции:
[
\text{n(NaOH)} = C \times V
]
где ( C ) — нормальность, а ( V ) — объем в литрах.
Для 14,25 мл:
[
C = 0,1020 , \text{моль/л} \quad V = \frac{14,25}{1000} = 0,01425 , \text{л}
]
[
n_{1} = 0,1020 \times 0,01425 = 0,00145 , \text{моль}
]
Для 14,35 мл:
[
V = 0,01435 , \text{л}
]
[
n_{2} = 0,1020 \times 0,01435 = 0,00147 , \text{моль}
]
Для 14,40 мл:
[
V = 0,01440 , \text{л}
]
[
n_{3} = 0,1020 \times 0,01440 = 0,00147 , \text{моль}
]
Шаг 3: Найдем среднее количество молей NaOH
Теперь найдем среднее количество молей NaOH, использованного в реакциях:
[
\text{n} = \frac{n_{1} + n_{2} + n_{3}}{3} = \frac{0,00145 + 0,00147 + 0,00147}{3} \approx 0,00146 , \text{моль}
]
Шаг 4: Вычисление массы меди
В реакции с медным купоросом каждый моль меди соответствует 1 молю NaOH. Таким образом, количество молей меди также составляет 0,00146 моль.
Теперь рассчитаем массу меди:
Молярная масса меди (Cu) = 63,55 г/моль.
[
m_{\text{Cu}} = n_{\text{Cu}} \times M_{\text{Cu}} = 0,00146 , \text{моль} \times 63,55 , \text{г/моль} \approx 0,0928 , \text{г}
]
Шаг 5: Вычисление веса концентрации меди
Теперь нужно найти весовую концентрацию меди в исходном растворе. У нас есть 10 мл анализируемого раствора, что соответствует 0,01 л.
Весовая концентрация рассчитывается следующим образом:
[
C = \frac{m}{V} = \frac{0,0928 , \text{г}}{0,01 , \text{л}} = 9,28 , \text{г/л}
]
Ответ
Средняя весовая концентрация меди в анализируемом растворе составляет approximately 9,28 г/л.
