Question

Смесь меди и магния массой 15 г обработали раствором серной кислоты. В результате реакции выделился газ объемом 6,72 л (н.у.). Определите количество вещества меди в смеси.

Answer 1

Ответ:

n(Cu) = 0,12 моль.

Объяснение:

Mg + H₂SO₄ ⟹ MgSO₄ + H₂↑, Cu + H₂SO₄ ⥇

n(Mg) = n(H₂) = 6,72 л / 22,4 л/моль = 0,3 моль

m(Mg) = 0,3 моль · 24 г/моль = 7,2 г

m(Cu) = 15 г – 7,2 г = 7,8 г

n(Cu) = 7,8 г / 64 г/моль = 0,12 моль.

Answer 2

Давайте рассмотрим уравнение реакции меди (Cu) с серной кислотой (H₂SO₄):

$\text{Cu} + \text{H₂SO₄} \rightarrow \text{CuSO₄} + \text{SO₂} + \text{H₂O}$

Из уравнения видно, что моль серной кислоты (H₂SO₄), реагирующей с медью, соответствует молекуле меди (Cu). Таким образом, количество вещества меди равно количеству вещества серной кислоты.

Мы знаем, что объем газа при нормальных условиях (н.у.) составляет 6,72 л. Это также объем выделившегося газа (SO₂) в результате реакции.

Теперь используем уравнение состояния идеального газа $PV = nRT$, где:

• $P$ - давление газа,
• $V$ - объем газа,
• $n$ - количество вещества газа,
• $R$ - универсальная газовая постоянная,
• $T$ - температура в Кельвинах.

При н.у., давление (P) равно 1 атмосфере, температура (T) равна 273,15 K, а универсальная газовая постоянная (R) равна 0,0821 латм/(мольK).

$n = \frac{PV}{RT}$

Подставим известные значения:

$n = \frac{(1 \, \text{атм}) \times (6,72 \, \text{л})}{(0,0821 \, \text{л} \cdot \text{атм}/(\text{моль} \cdot \text{K})) \times (273,15 \, \text{K})}$

$n \approx \frac{6,72}{22,414}$

$n \approx 0,3 \, \text{моль}$

Таким образом, количество вещества меди в смеси составляет примерно 0,3 моль. Поскольку масса смеси равна 15 г, масса меди равна 0,3 моль * молярная масса меди.

Молярная масса меди (Cu) примерно равна 63,55 г/моль.

$\text{Масса меди} = 0,3 \, \text{моль} \times 63,55 \, \text{г/моль} \approx 19,065 \, \text{г}$

Таким образом, количество вещества меди в смеси составляет примерно 19,065 г.