Вопрос школьника
Измельчённую смесь, образовавшуюся в результате прокаливания 2,16 г порошка алюминия с 6,4 г оксида железа(Ш), внесли в 20%-ный раствор сульфата меди, содержащий 25 г медного купороса (CuSO4-5H2O). Определите массовую долю сульфата меди в полученном растворе.
Ответ от учителя
Для решения задачи необходимо сначала выяснить, какие реакции происходят при прокаливании порошка алюминия с оксидом железа и при внесении полученной смеси в раствор сульфата меди.
1. Реакция прокаливания порошка алюминия с оксидом железа:
2Al + Fe2O3 → 2Fe + Al2O3
В результате прокаливания порошка алюминия с оксидом железа образуется железо и оксид алюминия.
2. Реакция внесения смеси в раствор сульфата меди:
CuSO4 + Al2O3 → Al2(SO4)3 + CuO
В результате внесения смеси в раствор сульфата меди происходит реакция между сульфатом меди и оксидом алюминия, в результате которой образуется сульфат алюминия и оксид меди.
Теперь можно рассчитать массовую долю сульфата меди в полученном растворе:
1. Рассчитаем количество сульфата меди, содержащегося в 25 г медного купороса:
Молярная масса CuSO4-5H2O = 249,68 г/моль
Массовая доля CuSO4 в CuSO4-5H2O = 159,61 г/249,68 г ≈ 0,639
Масса CuSO4 в 25 г CuSO4-5H2O = 0,639 × 25 г ≈ 15,98 г
Количество CuSO4 в 25 г CuSO4-5H2O = 15,98 г / 159,61 г/моль ≈ 0,1002 моль
2. Рассчитаем количество сульфата меди, участвующего в реакции с оксидом алюминия:
Количество Al2O3 = 2,16 г / 101,96 г/моль ≈ 0,0212 моль
Количество CuSO4, участвующего в реакции = 0,0212 моль
3. Рассчитаем количество сульфата меди, образовавшегося в результате реакции:
Количество CuO, образовавшегося в результате реакции = 0,0212 моль
Количество CuSO4, образовавшегося в результате реакции = 0,0212 моль
4. Рассчитаем массовую долю сульфата меди в полученном растворе:
Масса сульфата меди в полученном растворе = 0,0212 моль × 159,61 г/моль ≈ 3,38 г
Масса полученного раствора = 6,4 г + 2,16 г = 8,56 г
Массовая доля сульфата меди в полученном растворе = 3,38 г / 8,56 г × 100% ≈ 39,5%
Таким образом, массовая доля сульфата меди в полученном растворе составляет около 39,5%.
