Номер 962, страница 155 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

962. Смесь массой 20,00 г, содержащую медный купорос и хлорид натрия, растворили в воде. Затем к полученному раствору добавили избыток раствора хлорида бария. В результате выпал белый осадок массой 9,32 г. Рассчитайте массовую долю хлорида натрия в исходной смеси.

Дано

$m(\text{смеси}) = 20,00 \text{ г}$

$m(\text{осадка}) = 9,32 \text{ г}$

Смесь состоит из медного купороса ($CuSO_4 \cdot 5H_2O$) и хлорида натрия ($NaCl$).

Найти:

$w(NaCl)$ — массовую долю хлорида натрия в исходной смеси.

Решение

Исходная смесь состоит из медного купороса (кристаллогидрат сульфата меди(II) $CuSO_4 \cdot 5H_2O$) и хлорида натрия ($NaCl$). При растворении в воде и добавлении избытка раствора хлорида бария ($BaCl_2$) происходит реакция обмена только между сульфатом меди и хлоридом бария, так как образуется нерастворимый в воде и кислотах белый осадок — сульфат бария. Хлорид натрия в реакцию не вступает.

Уравнение реакции в молекулярном виде:

$CuSO_4 + BaCl_2 \rightarrow BaSO_4 \downarrow + CuCl_2$

Рассчитаем молярные массы веществ, которые необходимы для решения задачи. Будем использовать округленные значения атомных масс: $Ar(Cu)=64$, $Ar(S)=32$, $Ar(O)=16$, $Ar(Ba)=137$, $Ar(H)=1$.

Молярная масса сульфата бария ($BaSO_4$):

$M(BaSO_4) = 137 + 32 + 4 \cdot 16 = 233 \text{ г/моль}$

Молярная масса медного купороса ($CuSO_4 \cdot 5H_2O$):

$M(CuSO_4 \cdot 5H_2O) = (64 + 32 + 4 \cdot 16) + 5 \cdot (2 \cdot 1 + 16) = 160 + 5 \cdot 18 = 250 \text{ г/моль}$

Найдем количество вещества (число молей) выпавшего осадка — сульфата бария:

$n(BaSO_4) = \frac{m(BaSO_4)}{M(BaSO_4)} = \frac{9,32 \text{ г}}{233 \text{ г/моль}} = 0,04 \text{ моль}$

Согласно уравнению реакции, количества веществ сульфата меди и сульфата бария соотносятся как 1:1. Следовательно, количество вещества сульфата меди, вступившего в реакцию, равно количеству вещества выпавшего осадка:

$n(CuSO_4) = n(BaSO_4) = 0,04 \text{ моль}$

Данное количество вещества сульфата меди содержалось в исходной смеси в виде медного купороса. Количество вещества кристаллогидрата равно количеству вещества безводной соли:

$n(CuSO_4 \cdot 5H_2O) = n(CuSO_4) = 0,04 \text{ моль}$

Рассчитаем массу медного купороса в исходной смеси:

$m(CuSO_4 \cdot 5H_2O) = n(CuSO_4 \cdot 5H_2O) \cdot M(CuSO_4 \cdot 5H_2O) = 0,04 \text{ моль} \cdot 250 \text{ г/моль} = 10,00 \text{ г}$

Теперь найдем массу хлорида натрия в смеси, зная общую массу смеси:

$m(NaCl) = m(\text{смеси}) - m(CuSO_4 \cdot 5H_2O) = 20,00 \text{ г} - 10,00 \text{ г} = 10,00 \text{ г}$

Наконец, рассчитаем массовую долю хлорида натрия в исходной смеси, выразив ее в процентах:

$w(NaCl) = \frac{m(NaCl)}{m(\text{смеси})} \cdot 100\% = \frac{10,00 \text{ г}}{20,00 \text{ г}} \cdot 100\% = 0,5 \cdot 100\% = 50\%$

Ответ: массовая доля хлорида натрия в исходной смеси составляет 50%.