Номер 392, страница 60 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

392. Сульфид натрия массой 8,64 г опустили в раствор массой 180 г с массовой долей фосфорной кислоты 10,5 %. Выделившийся газ пропустили через избыток раствора сульфата меди. Рассчитайте массу образовавшегося при этом осадка.

Дано:

$m(Na_2S) = 8,64 \text{ г}$

$m_{р-ра}(H_3PO_4) = 180 \text{ г}$

$\omega(H_3PO_4) = 10,5 \% = 0,105$

$CuSO_4$ (избыток)

Найти:

$m(осадка) - ?$

Решение:

1. Запишем уравнение реакции между сульфидом натрия и фосфорной кислотой. При взаимодействии соли слабой летучей кислоты с более сильной кислотой выделяется газ – сероводород:

$3Na_2S + 2H_3PO_4 \rightarrow 2Na_3PO_4 + 3H_2S\uparrow$

2. Рассчитаем количество вещества (моль) сульфида натрия. Молярная масса $Na_2S$ равна $M(Na_2S) = 2 \times 23 + 32 = 78 \text{ г/моль}$.

$n(Na_2S) = \frac{m(Na_2S)}{M(Na_2S)} = \frac{8,64 \text{ г}}{78 \text{ г/моль}} \approx 0,1108 \text{ моль}$

3. Рассчитаем массу чистой фосфорной кислоты в растворе и её количество вещества. Молярная масса $H_3PO_4$ равна $M(H_3PO_4) = 3 \times 1 + 31 + 4 \times 16 = 98 \text{ г/моль}$.

$m(H_3PO_4) = m_{р-ра}(H_3PO_4) \times \omega(H_3PO_4) = 180 \text{ г} \times 0,105 = 18,9 \text{ г}$

$n(H_3PO_4) = \frac{m(H_3PO_4)}{M(H_3PO_4)} = \frac{18,9 \text{ г}}{98 \text{ г/моль}} \approx 0,1929 \text{ моль}$

4. Определим, какое из веществ находится в недостатке. Согласно уравнению реакции, на 3 моль $Na_2S$ требуется 2 моль $H_3PO_4$.

Найдем, сколько моль кислоты требуется для реакции с $0,1108$ моль сульфида натрия:

$n_{требуемое}(H_3PO_4) = n(Na_2S) \times \frac{2}{3} = 0,1108 \text{ моль} \times \frac{2}{3} \approx 0,0739 \text{ моль}$

Так как у нас есть $0,1929$ моль $H_3PO_4$, что больше, чем $0,0739$ моль, фосфорная кислота находится в избытке. Расчет ведем по недостатку, то есть по сульфиду натрия ($Na_2S$).

5. Найдем количество вещества выделившегося сероводорода ($H_2S$). По уравнению реакции, из 3 моль $Na_2S$ образуется 3 моль $H_2S$. Следовательно, их количества веществ равны:

$n(H_2S) = n(Na_2S) \approx 0,1108 \text{ моль}$

6. Выделившийся газ пропустили через избыток раствора сульфата меди. Сероводород реагирует с сульфатом меди(II) с образованием черного осадка сульфида меди(II):

$H_2S + CuSO_4 \rightarrow CuS\downarrow + H_2SO_4$

7. Так как раствор сульфата меди взят в избытке, весь сероводород прореагирует. По уравнению реакции, из 1 моль $H_2S$ образуется 1 моль $CuS$. Значит, количество вещества осадка равно количеству вещества сероводорода:

$n(CuS) = n(H_2S) \approx 0,1108 \text{ моль}$

8. Рассчитаем массу образовавшегося осадка $CuS$. Молярная масса $CuS$ равна $M(CuS) = 63,5 + 32 = 95,5 \text{ г/моль}$.

$m(CuS) = n(CuS) \times M(CuS) = 0,1108 \text{ моль} \times 95,5 \text{ г/моль} \approx 10,58 \text{ г}$

Для более точного расчета используем не округленное значение количества вещества $n(Na_2S) = \frac{8,64}{78}$ моль:

$m(CuS) = \frac{8,64}{78} \text{ моль} \times 95,5 \text{ г/моль} \approx 10,5815 \text{ г}$

Округлим результат до сотых.

Ответ: масса образовавшегося осадка составляет 10,58 г.