Вопрос школьника
Избыток оксида меди(П) нагрели с 3,36 л (н.у.) водорода. В результате реакции получили 10,4 г твёрдого остатка. Этот остаток полностью растворился в 150 г 75% -ной серной кислоты. Определите массовую долю соли в полученном растворе.
Ответ от учителя
Для решения задачи необходимо сначала записать уравнение реакции между избытком оксида меди(П) и водородом:
Cu2O + H2 → Cu + H2O
Из уравнения видно, что на каждые 2 моль Cu2O требуется 1 моль H2. Также известно, что объем водорода равен 3,36 л (н.у.), что при стандартных условиях (0°C и 1 атм) соответствует 0,15 моль H2:
V(H2) = 3,36 л (н.у.) = 0,15 моль
Таким образом, количество Cu2O можно определить по количеству H2:
n(Cu2O) = 0,5 × n(H2) = 0,075 моль
Масса полученного твёрдого остатка равна 10,4 г. Поскольку остаток является продуктом реакции, его масса равна массе полученного меди:
m(Cu) = 10,4 г
Молярная масса меди равна 63,5 г/моль, поэтому количество меди можно определить следующим образом:
n(Cu) = m(Cu) / M(Cu) = 0,164 моль
Теперь можно рассчитать массовую долю меди в полученном растворе. Для этого необходимо сначала определить количество меди, растворившейся в серной кислоте. Для этого воспользуемся уравнением реакции между медью и серной кислотой:
Cu + 2H2SO4 → CuSO4 + SO2 + 2H2O
Из уравнения видно, что на каждую моль меди требуется 2 моля серной кислоты. Также известно, что массовая доля серной кислоты в растворе равна 75%, что означает, что в 100 г раствора содержится 75 г серной кислоты:
m(H2SO4) = 0,75 × 150 г = 112,5 г
Количество серной кислоты можно определить по её молярной массе:
n(H2SO4) = m(H2SO4) / M(H2SO4) = 1,16 моль
Таким образом, количество меди, растворившейся в серной кислоте, равно:
n(Cu) = 0,5 × n(H2SO4) = 0,58 моль
Массовая доля меди в растворе равна отношению массы меди к массе раствора:
w(Cu) = m(Cu) / (m(H2SO4) + m(H2O)) = 0,164 г / (112,5 г + 37,5 г) = 0,0012 = 0,12%
Таким образом, массовая доля меди в полученном растворе составляет 0,12%.
