Номер 887, страница 144 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

887. *Смесь, содержащую хлорид меди(II) ($CuCl_2$) и хлорид бария ($BaCl_2$), растворили в воде. К раствору добавили избыток сульфида натрия ($Na_2S$). В результате реакции выпал осадок массой 4,80 г. Затем к раствору добавили избыток раствора сульфата натрия ($Na_2SO_4$) — выпал осадок массой 23,3 г. Рассчитайте массовую долю хлорида меди(II) ($CuCl_2$) в исходной смеси.

Дано:

Исходная смесь: хлорид меди(II) ($CuCl_2$) и хлорид бария ($BaCl_2$)

Масса первого осадка ($m_1$): 4,80 г

Масса второго осадка ($m_2$): 23,3 г

Найти:

Массовую долю хлорида меди(II) в исходной смеси $\omega(CuCl_2)$.

Решение:

1. Смесь, состоящую из хлорида меди(II) и хлорида бария, растворили в воде. При добавлении к этому раствору избытка раствора сульфида натрия ($Na_2S$) происходит реакция, в результате которой образуется нерастворимый сульфид меди(II) ($CuS$). Хлорид бария с сульфидом натрия не образует осадка, так как сульфид бария ($BaS$) растворим в воде.

Уравнение реакции образования первого осадка: $CuCl_2 + Na_2S \rightarrow CuS\downarrow + 2NaCl$ Следовательно, первый осадок — это $CuS$ с массой 4,80 г.

2. После первой реакции в растворе остался хлорид бария ($BaCl_2$). К этому раствору добавляют избыток раствора сульфата натрия ($Na_2SO_4$), что приводит к образованию второго осадка — нерастворимого сульфата бария ($BaSO_4$).

Уравнение реакции образования второго осадка: $BaCl_2 + Na_2SO_4 \rightarrow BaSO_4\downarrow + 2NaCl$ Следовательно, второй осадок — это $BaSO_4$ с массой 23,3 г.

3. Рассчитаем количество вещества для каждого из осадков. Для этого сначала определим их молярные массы, используя округленные значения атомных масс: $Ar(Cu)=64$, $Ar(S)=32$, $Ar(Ba)=137$, $Ar(O)=16$, $Ar(Cl)=35,5$.

Молярная масса сульфида меди(II): $M(CuS) = 64 + 32 = 96$ г/моль.

Количество вещества сульфида меди(II): $n(CuS) = \frac{m(CuS)}{M(CuS)} = \frac{4,80 \text{ г}}{96 \text{ г/моль}} = 0,05$ моль.

Молярная масса сульфата бария: $M(BaSO_4) = 137 + 32 + 4 \cdot 16 = 233$ г/моль.

Количество вещества сульфата бария: $n(BaSO_4) = \frac{m(BaSO_4)}{M(BaSO_4)} = \frac{23,3 \text{ г}}{233 \text{ г/моль}} = 0,1$ моль.

4. По уравнениям реакций найдем массы исходных компонентов смеси.

Из стехиометрии первой реакции следует, что количество вещества хлорида меди(II) равно количеству вещества сульфида меди(II): $n(CuCl_2) = n(CuS) = 0,05$ моль.

Молярная масса хлорида меди(II): $M(CuCl_2) = 64 + 2 \cdot 35,5 = 135$ г/моль.

Масса хлорида меди(II) в исходной смеси: $m(CuCl_2) = n(CuCl_2) \cdot M(CuCl_2) = 0,05 \text{ моль} \cdot 135 \text{ г/моль} = 6,75$ г.

Из стехиометрии второй реакции следует, что количество вещества хлорида бария равно количеству вещества сульфата бария: $n(BaCl_2) = n(BaSO_4) = 0,1$ моль.

Молярная масса хлорида бария: $M(BaCl_2) = 137 + 2 \cdot 35,5 = 208$ г/моль.

Масса хлорида бария в исходной смеси: $m(BaCl_2) = n(BaCl_2) \cdot M(BaCl_2) = 0,1 \text{ моль} \cdot 208 \text{ г/моль} = 20,8$ г.

5. Теперь можно рассчитать общую массу исходной смеси и массовую долю хлорида меди(II).

Масса исходной смеси: $m_{смеси} = m(CuCl_2) + m(BaCl_2) = 6,75 \text{ г} + 20,8 \text{ г} = 27,55$ г.

Массовая доля хлорида меди(II) в смеси: $\omega(CuCl_2) = \frac{m(CuCl_2)}{m_{смеси}} = \frac{6,75 \text{ г}}{27,55 \text{ г}} \approx 0,245$

Выразим массовую долю в процентах: $0,245 \cdot 100\% = 24,5\%$.

Ответ: массовая доля хлорида меди(II) в исходной смеси составляет 24,5%.