Question

Медь массой 3,2 г опустили в раствор серной кислоты массой 80 г с массовой долей кислоты 98%. Выделившийся газ (выход продукта 90%) растворили в 100 г воды. Определите массовую долю (в %) кислоты в полученном растворе.

Answer 1

Відповідь:

w(H₂SO₃)=3.59%

Пояснення:

Дано:  m(Cu)=3.2 g ; m(раствора H₂SO₄)=80 g , w(H₂SO₄)=98% ; wвихода(SO₂)=90% m(растворителя)=100 g

a) I. Запишем реакцию:

Cu + 2 H₂SO₄ → 2 H₂O + SO₂ ↑+ CuSO₄

С реакции видно, что соотношение количества между  реагентами, как 1:2.

То есть, n(Cu) должно быть равно с 2n(H₂SO₄)

II. Запишем формулы // Проведем вычисления:  

n(E)=m(E)/Mr(E)

w(E)=m(E)/m(раствора) · 100%

wвыхода(E)=mпр/mтеор · 100%

m(E)=w(E)*m(розчину)  / 100%

m(H₂SO₄)=80*98/100=78.4 g

n(Cu)=3.2/64=0.05 моль

n(H₂SO₄)=78.4/98=0.8 моль

Значит, медь в нехватке, поэтому расчет ведем за ней.

n(Cu)=n(SO₂)=0.05 моль

mтеор(SO₂)=0.05*64=3.2 g

mпр(SO₂)=90*3,2/100=2.88 g

б) I. Запишем реакцию:

SO₂ +H₂O → H₂SO₃

С реакции видно, что соотношение количества между  SO₂ i H₂SO₃ , как 1:1 . То есть, n(SO₂) должно быть равно с n(H₂SO₃).

II. Сделаем соотношение за количеством реагента и продукта:

$\frac{m(SO_{2}) }{Mr(SO_{2})} = \frac{m(H_{2}SO_{3}) }{Mr(H_{2}SO_{3}) }$

m(H₂SO₃)=2.88*82/64=3.69 g

Таким же соотношением находим массу воды:

m(H₂O)=3.69*18/82=0,81 g - столько воды "впитал" в себя газ

m(растворителя)=100-0,81=99.19 г

III. Вспоминаем правило химика: "То, что попало в колбу, безследно никуда не пропадает" - тоесть, масса раствора = масса растворителя (воды) + масса кислоты

w(H₂SO₃)=3.69*100% / 99.19+3.69

w(H₂SO₃)=369/102.88=3.59%

*Поставьте лучшее, пожалуйста :)

Answer 2

Давайте разберемся с задачей поэтапно.

Шаг 1: Рассчитаем количество серной кислоты в растворе.

Масса серной кислоты = масса раствора * массовая доля кислоты Масса серной кислоты = 80 г * 0,98 = 78,4 г

Шаг 2: Рассчитаем количество меди, которое реагировало с серной кислотой.

Масса меди = 3,2 г

Шаг 3: Определим, какая масса меди реагировала и какая масса осталась неиспользованной.

Поскольку медь реагирует с серной кислотой согласно уравнению: Cu + 2H₂SO₄ → CuSO₄ + 2H₂O + SO₂

Масса меди, реагировавшей с кислотой = масса меди = 3,2 г Масса меди, не реагировавшей = начальная масса меди - масса меди, реагировавшей = 3,2 г - 3,2 г = 0 г

Шаг 4: Рассчитаем молекулярную массу диоксида серы (SO₂), выделившегося в виде газа.

Молекулярная масса SO₂ = масса S + 2 * масса O Молекулярная масса SO₂ = 32 г/моль + 2 * 16 г/моль = 64 г/моль

Шаг 5: Рассчитаем мольную массу меди(II)сульфата (CuSO₄), образовавшегося в результате реакции.

Мольная масса CuSO₄ = масса Cu + масса S + 4 * масса O Мольная масса CuSO₄ = 63,5 г/моль + 32 г/моль + 4 * 16 г/моль = 159,5 г/моль

Шаг 6: Рассчитаем количество моль CuSO₄, образовавшееся в результате реакции.

Количество моль CuSO₄ = масса Cu / мольная масса CuSO₄ Количество моль CuSO₄ = 3,2 г / 159,5 г/моль ≈ 0,0201 моль

Шаг 7: Определим количество моль SO₂, образовавшееся в результате реакции (с учетом выхода продукта 90%).

Количество моль SO₂ = количество моль CuSO₄ Количество моль SO₂ ≈ 0,0201 моль

Шаг 8: Рассчитаем массу SO₂.

Масса SO₂ = количество моль SO₂ * молекулярная масса SO₂ Масса SO₂ ≈ 0,0201 моль * 64 г/моль ≈ 1,2864 г

Шаг 9: Рассчитаем массовую долю кислоты в полученном растворе.

Массовая доля кислоты = масса серной кислоты / (масса серной кислоты + масса воды + масса SO₂) Массовая доля кислоты = 78,4 г / (78,4 г + 100 г + 1,2864 г) ≈ 42,13%

Итак, массовая доля кислоты в полученном растворе составляет около 42,13%.