Question

Требуется приготовить 455 мл. 3 % водного раствора сульфата меди из пятиводного кристаллогидрата и воды. Как Вы будете готовить этот раствор? После приготовления раствора была измерена его плотность. Она составила 1,0246 г/мл. Какая концентрация у Вас получилась? Какова молярная концентрация полученного раствора? Сильно ли расходятся экспериментальные данные с расчетом? С подробным решением. За правильное решение скину сотку)

Answer 1

Объяснение:

Приготовление раствора простое: добавляем медный купорос (CuSO4 * 5H2O) в воду и перемешиваем.

Cm = n(CuSO4 * 5H2O) / V(раствора) ;

n(CuSO4) = V(раствора) * p(раствора) * w(CuSO4 * 5 H2O) /M(CuSO4 * 5H2O) = 455 * 1.0246 * 0.03 / 270 = 0.052 (моль) ;

Cm = 0.052 / 0.455 = 0.114 (моль/л) ;

В зависимости от условий (температура раствора, равномерность и частота перемешивания, дополнительные вещества в растворе и т. д.) эксперементальны данные и расчётные могут варьироваться, разница между ними в 10% считается приемлимой.

Answer 2

Давайте рассмотрим эту задачу пошагово.

1. Вычисление массы сульфата меди пятиводного кристаллогидрата (CuSO4 · 5H2O):

Сначала нужно вычислить массу сульфата меди пятиводного кристаллогидрата, который понадобится для приготовления 455 мл 3% раствора.

Молярная масса CuSO4 · 5H2O:

• Масса меди (Cu) = 63.55 г/моль
• Масса серы (S) = 32.07 г/моль
• Масса кислорода (O) = 16.00 г/моль (x 4, так как есть 4 атома кислорода в молекуле)
• Масса водорода (H) = 1.01 г/моль (x 10, так как есть 10 атомов водорода в молекуле)

Молярная масса CuSO4 · 5H2O = 63.55 + 32.07 + (16.00 * 4) + (1.01 * 10) = 249.69 г/моль

Масса CuSO4 · 5H2O для приготовления 455 мл 3% раствора: Масса = объем * концентрация = 455 мл * 0.03 = 13.65 г

2. Вычисление объема воды:

Масса сульфата меди пятиводного кристаллогидрата известна, и мы можем вычислить массу воды, которую нужно добавить для приготовления раствора.

Масса воды = Масса раствора - Масса сульфата меди = 455 мл * 1.0246 г/мл - 13.65 г = 443.97 г

3. Вычисление объема воды:

Теперь мы можем вычислить объем воды, который нужно добавить для приготовления раствора.

Объем воды = Масса воды / Плотность воды = 443.97 г / 1.0246 г/мл ≈ 433.12 мл

4. Вычисление концентрации:

Концентрация раствора выражается в процентах массы растворенного вещества к массе раствора. Масса раствора в данном случае равна сумме массы сульфата меди и массы воды.

Масса раствора = Масса сульфата меди + Масса воды = 13.65 г + 443.97 г = 457.62 г

Концентрация = (Масса сульфата меди / Масса раствора) * 100% = (13.65 г / 457.62 г) * 100% ≈ 2.98%

5. Молярная концентрация:

Молярная концентрация выражается в молях растворенного вещества на 1 литр раствора.

Молярная концентрация = Мольное количество растворенного вещества / Объем раствора (в литрах)

Мольное количество сульфата меди = Масса сульфата меди / Молярная масса CuSO4 = 13.65 г / 249.69 г/моль ≈ 0.0547 моль

Объем раствора в литрах = 455 мл / 1000 = 0.455 л

Молярная концентрация = 0.0547 моль / 0.455 л ≈ 0.120 моль/л

6. Сравнение с экспериментальными данными:

Поскольку экспериментально измеренная плотность составила 1.0246 г/мл, что очень близко к плотности воды, это может указывать на погрешность в измерениях или расчетах. В данной задаче плотность раствора близка к плотности чистой воды, что не соответствует ожидаемой плотности раствора с солевым веществом. Возможно, были допущены ошибки в измерении или в расчетах, что могло повлиять на полученные результаты.

Итак, на основе расчетов мы получили концентрацию раствора примерно 2.98% (вместо ожидаемых 3%) и молярную концентрацию около 0.120 моль/л. Эти результаты немного отличаются от желаемых, и возможно, ваши экспериментальные данные также могут показать некоторое расхождение из-за погрешности в измерениях или других факторов.