Задание №52430 ЕГЭ Химии

Уравнения реакций:

1) CuSO₄ + Fe = FeSO₄ + Cu

2) FeSO₄ + Na₂S = Na₂SO₄ + FeS

 

Рассчитаем массовую долю сульфата меди в стандартном насыщенном растворе, полученном растворением 20,5 г CuSO4 в 100 г воды:

ω(CuSO4) = m(CuSO4)/m_р-ра(CuSO4) = m(CuSO4)/(m(H2O) + m(CuSO4)) = 20,5 : (20,5 + 100) = 0,1701 или 17,01 %

Концентрация насыщенного раствора для любой соли при одной и той же температуре величина постоянная, поэтому концентрация раствора массой 47 г из задачи совпадает с концентрацией раствора, полученного смешением 100 г воды с 20,5 г сульфата меди.

Тогда:
m_исх(CuSO4) = m_исх(р-ра CuSO4) • ω(CuSO4)/100% = 47 · 0,1701 = 8 г;

n(CuSO4) = n(CuSO4)/M(CuSO4) = 8/160 = 0,05 моль;

n(Fe) = m(Fe)/M(Fe) = 5,6/56 = 0,1 моль;

n_реаг(Fe) = n(CuSO4) = 0,05 моль;

m_реаг(Fe) = n_реаг(Fe) • M(Fe) = 0,05 • 56 = 2,8 г;

n(Cu) = n_реаг(Fe) = 0,05 моль;

m(Cu) = n(Cu) • M(Cu) = 0,05 • 64 = 3,2 г;

Определим массу, приходящуюся на протоны от соли:

m(р⁺ из Na₂S) = m_исх(р-ра Na₂S) • ω(р⁺ из Na₂S)/100% = 117 • 0,0487 = 5,7 г;

Вычислим количество протонов и самой соли:

n(р⁺ из Na₂S) = m(р⁺ из Na₂S)/M(р⁺) = 5,7/1 = 5,7 моль;

n(р+)/n(Na₂S) = N(р+)/N(Na₂S) = 38/1

n_исх(Na₂S) = n(р⁺)/38 = 5,7/38 = 0,15 моль

Вычислим количество и массу оставшегося сульфида натрия:

n_реаг(Na₂S) = n(FeSO4) = 0,05 моль;

n_ост.(Na₂S) = 0,15 – 0,05 = 0,1 моль;

m_ост.(Na₂S) = 78 • 0,1 = 7,8 г;

n(FeS) = n(FeSO₄) = 0,05 моль;

m(FeS) = n(FeS) • M(FeS) = 0,05 • 88 = 4,4 г;

Вычислим массу конечного раствора:

m(р-ра конечн.) = m_р-ра(CuSO₄) + m_реаг(Fe) – m(Cu) +  m_{исх. р-ра}(Na₂S) – m(FeS) = 47 + 2,8 – 3,2 + 117 – 4,4 = 159,2 г;

Определим массовую долю сульфида натрия в конечном растворе:

ωконечн.(Na₂S) = 100% • m_ост.(Na₂S)/m(р-ра конечн.) = 100% • 7,8 / 159,2 = 4,9 %.