Номер 736, страница 122 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

736. В раствор массой 15,0 г с массовой долей серной кислоты 9,80 % добавили сульфид натрия массой 3,90 г. Выделившийся газ пропустили через избыток раствора сульфата меди(II). Рассчитайте массу образовавшегося осадка.

Дано:

$m_{р-ра}(H_2SO_4) = 15,0 \text{ г}$

$\omega(H_2SO_4) = 9,80 \% = 0,0980$

$m(Na_2S) = 3,90 \text{ г}$

Раствор $CuSO_4$ в избытке

Найти:

$m_{осадка}$ - ?

Решение:

1. Запишем уравнение реакции между серной кислотой и сульфидом натрия. В результате реакции обмена образуется сероводород (газ) и сульфат натрия:

$H_2SO_4 + Na_2S \rightarrow Na_2SO_4 + H_2S \uparrow$

2. Рассчитаем массу чистой серной кислоты в растворе:

$m(H_2SO_4) = m_{р-ра}(H_2SO_4) \cdot \omega(H_2SO_4) = 15,0 \text{ г} \cdot 0,0980 = 1,47 \text{ г}$

3. Найдем количество вещества (в молях) для каждого из реагентов.

Молярная масса серной кислоты:

$M(H_2SO_4) = 2 \cdot 1 + 32 + 4 \cdot 16 = 98 \text{ г/моль}$

Количество вещества серной кислоты:

$n(H_2SO_4) = \frac{m(H_2SO_4)}{M(H_2SO_4)} = \frac{1,47 \text{ г}}{98 \text{ г/моль}} = 0,015 \text{ моль}$

Молярная масса сульфида натрия:

$M(Na_2S) = 2 \cdot 23 + 32 = 78 \text{ г/моль}$

Количество вещества сульфида натрия:

$n(Na_2S) = \frac{m(Na_2S)}{M(Na_2S)} = \frac{3,90 \text{ г}}{78 \text{ г/моль}} = 0,05 \text{ моль}$

4. Определим, какой из реагентов находится в недостатке. Согласно уравнению реакции, вещества реагируют в соотношении 1:1.

$n(H_2SO_4) = 0,015 \text{ моль}$

$n(Na_2S) = 0,05 \text{ моль}$

Так как $0,015 < 0,05$, серная кислота является лимитирующим реагентом. Расчет выделившегося газа ($H_2S$) ведем по недостатку, то есть по $H_2SO_4$.

Из уравнения реакции следует, что количество вещества сероводорода равно количеству вещества серной кислоты:

$n(H_2S) = n(H_2SO_4) = 0,015 \text{ моль}$

5. Выделившийся газ ($H_2S$) пропустили через избыток раствора сульфата меди(II). При этом образуется осадок сульфида меди(II) ($CuS$).

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

6. Так как раствор сульфата меди(II) взят в избытке, весь сероводород вступает в реакцию. По уравнению реакции, количество вещества образовавшегося осадка равно количеству вещества сероводорода:

$n(CuS) = n(H_2S) = 0,015 \text{ моль}$

7. Рассчитаем массу образовавшегося осадка ($CuS$).

Молярная масса сульфида меди(II) (принимая атомную массу меди за 63,5 г/моль):

$M(CuS) = 63,5 + 32 = 95,5 \text{ г/моль}$

Масса осадка:

$m(CuS) = n(CuS) \cdot M(CuS) = 0,015 \text{ моль} \cdot 95,5 \text{ г/моль} = 1,4325 \text{ г}$

Округляя до трех значащих цифр (в соответствии с данными задачи), получаем 1,43 г.

Ответ: масса образовавшегося осадка составляет 1,43 г.