Question

После растворения 40 г смеси меди и оксида меди (I) в 472 г 80 % серной кислоты массовая доля соли в полученном растворе составила 20 %. Определите массу раствора. Ответ округлите до целого числа и укажите без размерности. Относительную атомную массу меди примите равной 64. 1. Составьте уравнение реакции для каждого(!) компонента смеси. Обозначьте количество каждого компонента какой-либо буквой. Например, пусть количество меди n(Cu)=xмоль, а количество оксида меди n(Cu2O)=yмоль. Подумайте какую систему уравнений можно с оставить с двумя неизвестными x и y. 2. Обозначим количество меди за xмоль, а n(Cu2O)=yмоль.Запишем уравнение взаимодействие каждого компонента с концентрированной серной кислотой. Над веществами запишем их количества (моль): xxx 1) Cu¯¯¯¯¯¯¯+2H2SO4=CuSO4¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯+SO2¯¯¯¯¯¯¯¯¯↑+2H2O По уравнению (1) количество меди=количеству соли(сульфату меди)=количеству газа: n(Cu)=n(CuSO4)=n(SO2)=x y2yy 2) Cu2O¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯+3H2SO4=2CuSO4¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯+SO2¯¯¯¯¯¯¯¯¯↑+3H2O По уравнению (2): n(Cu2O)=n(SO2)=y, n(CuSO4)=2⋅n(Cu)=2y Для расчета массы конечного раствора необходимо помнить, что часть продуктов (SO2) является газом и покидает реакционную сферу.

Answer 1

Составим уравнения реакций:
Cu + 2H2SO4 = CuSO4 + SO2 + 2H2O
Cu2O + 3H2SO4 = 2CuSO4 + SO2 + 3H2O
Пусть в смеси было x моль Cu и y моль Cu2O.
Тогда образовалось (x+2y) моль CuSO4 и (x+y) моль SO2.
Масса полученного CuSO4 равна 160(x+2y) г, а масса полученного SO2 равна 64(x+y) г.
Масса полученного раствора равна (472 + 40 - 64(x+y)) г = (512 - 64(x+y)) г. 
Массовая доля CuSO4 в растворе выражается формулой $\frac{160(x+2y)}{512-64(x+2y)} = \frac{5x+10y}{16-2x-2y}$ и равна 20%.
Исходная масса смеси есть (64x+140y) г и равна 40 г.
Таким образом, имеем систему:
$\left \{ {{\frac{5x+10y}{16-2x-2y}=0,2} \atop {64x+140y=40}} \right.$
Решая ее, находим $x = \frac{40}{113} \approx 0,354$ и $y = \frac{14}{113} \approx 0,124$.
Соответственно, масса раствора равна 512 - 64(x+y) = 481,416 г.
Округляя до целого, получим 481.