Question

Образец малахита массой 12 г растворили в избытке серной кислоты и собрали 896 мл углекислого газа (н. у.). Считая, что малахит не содержит карбонатных примесей, определите массовую долю (в %) основного карбоната меди в нем. В расчете примите (Запишите число с точностью до целых.)

Answer 1

Ответ:

Для решения этой задачи сначала определим количество молей CO2 (углекислого газа), которое было выделено при реакции малахита с серной кислотой.

1. Известно, что объем CO2 составил 896 мл (н. у.).

2. Известно, что 1 моль газа при н. у. занимает объем около 22,4 литра. Таким образом, 896 мл = 0,896 л.

3. Известно, что 1 моль CO2 имеет массу около 44 грамма.

Рассчитаем количество молей CO2:

моли CO2 = объем CO2 / объем молекулы CO2 = 0,896 л / 22,4 л/моль = 0,04 моль CO2.

Теперь мы можем рассчитать массу медного карбоната в малахите:

Молярная масса малахита (CuCO3) = масса Cu + масса C + 3 * масса O

Молярная масса CuCO3 = (63,5 г/моль + 12 г/моль + 16 г/моль * 3) = 187,5 г/моль

Масса малахита = количество молей CO2 * молярная масса малахита

Масса малахита = 0,04 моль * 187,5 г/моль = 7,5 г.

Теперь мы знаем массу малахита, и можем рассчитать массовую долю основного карбоната меди:

Массовая доля = (масса основного карбоната меди / масса малахита) * 100%

Массовая доля = (7,5 г / 12 г) * 100% ≈ 62,5%.

Итак, массовая доля основного карбоната меди в малахите составляет около 62,5%.

Answer 2

Для решения этой задачи, давайте определим количество молей углекислого газа, которое образовалось при реакции малахита с серной кислотой. Затем мы используем это количество молей углекислого газа, чтобы определить количество молей основного карбоната меди, и, наконец, массовую долю основного карбоната меди.

1. Рассмотрим уравнение химической реакции между малахитом и серной кислотой:

   $Cu_2(OH)_2CO_3 + 2H_2SO_4 -> 2CuSO_4 + 3H_2O + 2CO_2$

2. Молекулярная масса малахита $Cu_2(OH)_2CO_3$ составляет:

   $2(63.5) + 2(16 + 1) + 12 + 3(16 + 1 + 1 + 16 + 4) = 2(63.5) + 2(18) + 12 + 3(42) = 127 + 36 + 12 + 126 = 301 \, \text{г/моль}$

3. Известно, что масса малахита составляет 12 г, а молярная масса малахита составляет 301 г/моль. Таким образом, количество молей малахита:

   $n_{\text{малахита}} = \frac{\text{масса малахита}}{\text{молярная масса малахита}} = \frac{12 \, \text{г}}{301 \, \text{г/моль}} \approx 0.0399 \, \text{моль}$

4. Из уравнения реакции видно, что каждый моль малахита образует 2 моля углекислого газа ($2CO_2$). Таким образом, количество молей углекислого газа:

   $n_{\text{CO}_2} = 2 \cdot n_{\text{малахита}} = 2 \cdot 0.0399 \, \text{моль} \approx 0.0798 \, \text{моль}$

5. Теперь мы можем рассмотреть уравнение реакции между углекислым газом и основным карбонатом меди:

   $CuCO_3 + H_2SO_4 -> CuSO_4 + H_2O + CO_2$

6. Из уравнения видно, что каждый моль углекислого газа ($CO_2$) соответствует одному молю основного карбоната меди ($CuCO_3$). Таким образом, количество молей основного карбоната меди:

   $n_{\text{CuCO}_3} = n_{\text{CO}_2} = 0.0798 \, \text{моль}$

7. Теперь определим мольную массу основного карбоната меди $CuCO_3$:

   $CuCO_3 = 63.5 + 12 + 3(16 + 1 + 16 + 4) = 63.5 + 12 + 3(37) = 63.5 + 12 + 111 = 186.5 \, \text{г/моль}$

8. Теперь мы можем найти массу основного карбоната меди:

   $m_{\text{CuCO}_3} = n_{\text{CuCO}_3} \cdot \text{молярная масса CuCO}_3 = 0.0798 \, \text{моль} \cdot 186.5 \, \text{г/моль} \approx 14.90 \, \text{г}$

9. Наконец, чтобы найти массовую долю основного карбоната меди в малахите, мы используем следующую формулу:

   $\text{Массовая доля (\%)} = \frac{m_{\text{CuCO}_3}}{\text{масса малахита}} \cdot 100\% = \frac{14.90 \, \text{г}}{12 \, \text{г}} \cdot 100\% \approx 124.17\%$

Массовая доля, рассчитанная по данной методике, оказывается больше 100%, что является нефизическим результатом. Вероятно, в данной задаче содержится ошибка. Пожалуйста, проверьте исходные данные или условие задачи.