В условии на фото — оксид меди(II), \(\mathrm{CuO}\). Считаю для него.
Краткие ответы
| Задача | Ответ |
|---|---|
| 2-77 | \(\omega(\mathrm{CuSO_4})=4\%\) |
| 2-78 | \(m(\mathrm{CuSO_4\cdot5H_2O})=12{,}5\) г |
| 2-79 | масса остатка \(\mathrm{CuO}=24\) г |
| 2-80 | \(m(\mathrm{I_2})=2{,}54\) г |
| 2-81 | \(m(\mathrm{BaSO_4})=466\) г |
Как решать такие задачи: общий алгоритм
- Записать уравнение реакции.
- Найти массу чистого вещества в растворе: \[ m_{\text{в-ва}}=\omega\cdot m_{\text{раствора}} \]
- Найти количество вещества: \[ n=\frac{m}{M},\qquad n(\text{газа})=\frac{V}{22{,}4} \]
- Сравнить количества веществ реагентов с учётом коэффициентов.
Вещество, которого «не хватает», — ограничивающее; по нему считают продукт. - Найти количество продукта по уравнению, затем его массу: \[ m=n\cdot M \]
- Если нужна массовая доля в растворе: \[ \omega=\frac{m_{\text{соли}}}{m_{\text{раствора после реакции}}} \] В массу раствора не входят газ, ушедший из системы, и выпавший осадок.
Главное: нельзя сравнивать массы напрямую — сравниваем моли, потому что коэффициенты в уравнении показывают, сколько молей реагирует.
2-77
\[ \mathrm{CuO+H_2SO_4\rightarrow CuSO_4+H_2O} \]
Молярные массы:
\[ M(\mathrm{CuO})=80\ \text{г/моль},\quad M(\mathrm{H_2SO_4})=98\ \text{г/моль},\quad M(\mathrm{CuSO_4})=160\ \text{г/моль} \]
Количество оксида меди:
\[ n(\mathrm{CuO})=\frac{4}{80}=0{,}05\ \text{моль} \]
Чистая серная кислота:
\[ m(\mathrm{H_2SO_4})=196\cdot 0{,}10=19{,}6\ \text{г} \]
\[ n(\mathrm{H_2SO_4})=\frac{19{,}6}{98}=0{,}20\ \text{моль} \]
По уравнению \(\mathrm{CuO}\) и \(\mathrm{H_2SO_4}\) реагируют \(1:1\).
На \(0{,}05\) моль \(\mathrm{CuO}\) нужно \(0{,}05\) моль кислоты, а есть \(0{,}20\) моль. Значит, кислота в избытке, весь \(\mathrm{CuO}\) растворяется.
Образуется:
\[ n(\mathrm{CuSO_4})=n(\mathrm{CuO})=0{,}05\ \text{моль} \]
\[ m(\mathrm{CuSO_4})=0{,}05\cdot160=8\ \text{г} \]
Масса раствора после реакции:
\[ m_{\text{р-ра}}=196+4=200\ \text{г} \]
так как всё растворилось, газ не выделялся и осадок не выпадал.
\[ \omega(\mathrm{CuSO_4})=\frac{8}{200}=0{,}04 \]
Ответ: \(4\%\) или \(\omega=0{,}04\).
2-78
Раствор после 2-77 тот же. В нём:
\[ n(\mathrm{CuSO_4})=0{,}05\ \text{моль} \]
Медный купорос — кристаллогидрат:
\[ \mathrm{CuSO_4\cdot5H_2O} \]
Его молярная масса:
\[ M=160+5\cdot18=160+90=250\ \text{г/моль} \]
Из 1 моль \(\mathrm{CuSO_4}\) получается 1 моль \(\mathrm{CuSO_4\cdot5H_2O}\), поэтому:
\[ n(\mathrm{CuSO_4\cdot5H_2O})=0{,}05\ \text{моль} \]
\[ m=0{,}05\cdot250=12{,}5\ \text{г} \]
Ответ: \(12{,}5\) г медного купороса — теоретически возможная масса. Избыток серной кислоты при кристаллизации остаётся в маточном растворе.
2-79
\[ n(\mathrm{CuO})=\frac{40}{80}=0{,}50\ \text{моль} \]
Кислоты, как и раньше:
\[ n(\mathrm{H_2SO_4})=0{,}20\ \text{моль} \]
На 1 моль \(\mathrm{CuO}\) нужен 1 моль \(\mathrm{H_2SO_4}\).
Кислоты хватит только на \(0{,}20\) моль \(\mathrm{CuO}\):
\[ m(\mathrm{CuO})_{\text{прореагировал}}=0{,}20\cdot80=16\ \text{г} \]
Осталось:
\[ 40-16=24\ \text{г} \]
Сульфат меди \(\mathrm{CuSO_4}\) растворим, поэтому в осадке остаётся именно нерастворившийся \(\mathrm{CuO}\).
Ответ: \(24\) г.
2-80
\[ \mathrm{2NaI+Cl_2\rightarrow 2NaCl+I_2} \]
Масса чистого иодида натрия:
\[ m(\mathrm{NaI})=150\cdot0{,}10=15\ \text{г} \]
\[ M(\mathrm{NaI})=23+127=150\ \text{г/моль} \]
\[ n(\mathrm{NaI})=\frac{15}{150}=0{,}10\ \text{моль} \]
Количество хлора:
\[ V(\mathrm{Cl_2})=224\ \text{мл}=0{,}224\ \text{л} \]
\[ n(\mathrm{Cl_2})=\frac{0{,}224}{22{,}4}=0{,}010\ \text{моль} \]
По уравнению на 1 моль \(\mathrm{Cl_2}\) нужно 2 моль \(\mathrm{NaI}\).
На \(0{,}010\) моль хлора нужно \(0{,}020\) моль \(\mathrm{NaI}\), а есть \(0{,}10\) моль. Значит, хлор в недостатке.
По уравнению:
\[ n(\mathrm{I_2})=n(\mathrm{Cl_2})=0{,}010\ \text{моль} \]
\[ M(\mathrm{I_2})=127\cdot2=254\ \text{г/моль} \]
\[ m(\mathrm{I_2})=0{,}010\cdot254=2{,}54\ \text{г} \]
Ответ: \(2{,}54\) г иода.
2-81
\[ \mathrm{BaCl_2+Na_2SO_4\rightarrow BaSO_4\downarrow+2NaCl} \]
Чистый хлорид бария:
\[ m(\mathrm{BaCl_2})=2080\cdot0{,}20=416\ \text{г} \]
\[ M(\mathrm{BaCl_2})=137+2\cdot35{,}5=208\ \text{г/моль} \]
\[ n(\mathrm{BaCl_2})=\frac{416}{208}=2\ \text{моль} \]
Чистый сульфат натрия:
\[ m(\mathrm{Na_2SO_4})=1420\cdot0{,}30=426\ \text{г} \]
\[ M(\mathrm{Na_2SO_4})=2\cdot23+32+4\cdot16=142\ \text{г/моль} \]
\[ n(\mathrm{Na_2SO_4})=\frac{426}{142}=3\ \text{моль} \]
По уравнению они реагируют \(1:1\).
\(\mathrm{BaCl_2}\) — \(2\) моль, \(\mathrm{Na_2SO_4}\) — \(3\) моль. Значит, \(\mathrm{BaCl_2}\) в недостатке, а сульфат натрия в избытке.
Осадок — \(\mathrm{BaSO_4}\):
\[ n(\mathrm{BaSO_4})=n(\mathrm{BaCl_2})=2\ \text{моль} \]
\[ M(\mathrm{BaSO_4})=137+32+4\cdot16=233\ \text{г/моль} \]
\[ m(\mathrm{BaSO_4})=2\cdot233=466\ \text{г} \]
Ответ: \(466\) г осадка \(\mathrm{BaSO_4}\).
Что запомнить
- Проценты раствора относятся ко всему раствору, поэтому \(10\%\) от \(196\) г — это \(19{,}6\) г, а не \(10\) г.
- В задачах на растворы почти всегда сначала находят массу чистого вещества.
- Если одно вещество в избытке, продукт считают по недостатку.
- В кристаллогидрате вода входит в молярную массу: \(M(\mathrm{CuSO_4\cdot5H_2O})=250\) г/моль.
- Массу раствора после реакции считают с учётом того, что растворилось и что выпало в осадок или улетело газом.
