Номер 5, страница 249 - гдз по химии 11 класс учебник Мычко, Прохоревич

5. Рассчитайте и сравните массовую долю меди в минералах халькопирит $CuFeS_2$ и малахит $(CuOH)_2CO_3$.

Для решения задачи необходимо рассчитать массовую долю меди в каждом из минералов, а затем сравнить полученные значения. Массовая доля элемента в соединении вычисляется по формуле:

$w(\text{элемента}) = \frac{n \cdot Ar(\text{элемента})}{Mr(\text{соединения})} \cdot 100\%$

где $n$ — количество атомов элемента в формуле, $Ar$ — относительная атомная масса элемента, $Mr$ — относительная молекулярная (формульная) масса соединения.

Для расчетов используем относительные атомные массы элементов (округленные):

$Ar(Cu) = 63.5$ а.е.м.

$Ar(Fe) = 56$ а.е.м.

$Ar(S) = 32$ а.е.м.

$Ar(O) = 16$ а.е.м.

$Ar(H) = 1$ а.е.м.

$Ar(C) = 12$ а.е.м.

Расчет массовой доли меди в халькопирите ($CuFeS_2$)

Дано:

Формула халькопирита: $CuFeS_2$.

Найти:

Массовую долю меди $w(Cu)$ в халькопирите.

Решение:

1. Вычислим относительную формульную массу халькопирита:

$Mr(CuFeS_2) = Ar(Cu) + Ar(Fe) + 2 \cdot Ar(S) = 63.5 + 56 + 2 \cdot 32 = 63.5 + 56 + 64 = 183.5$ а.е.м.

2. В одной формульной единице халькопирита содержится один атом меди ($n=1$). Рассчитаем массовую долю меди:

$w(Cu) = \frac{1 \cdot Ar(Cu)}{Mr(CuFeS_2)} \cdot 100\% = \frac{63.5}{183.5} \cdot 100\% \approx 34.60\%$

Ответ: Массовая доля меди в халькопирите составляет примерно $34.60\%$.

Расчет массовой доли меди в малахите ($(CuOH)_2CO_3$)

Дано:

Формула малахита: $(CuOH)_2CO_3$.

Найти:

Массовую долю меди $w(Cu)$ в малахите.

Решение:

1. Вычислим относительную формульную массу малахита. Его формулу можно записать как $Cu_2H_2CO_5$.

$Mr((CuOH)_2CO_3) = 2 \cdot Ar(Cu) + 2 \cdot (Ar(O) + Ar(H)) + Ar(C) + 3 \cdot Ar(O)$

$Mr((CuOH)_2CO_3) = 2 \cdot 63.5 + 2 \cdot (16 + 1) + 12 + 3 \cdot 16 = 127 + 34 + 12 + 48 = 221$ а.е.м.

2. В одной формульной единице малахита содержится два атома меди ($n=2$). Рассчитаем массовую долю меди:

$w(Cu) = \frac{2 \cdot Ar(Cu)}{Mr((CuOH)_2CO_3)} \cdot 100\% = \frac{2 \cdot 63.5}{221} \cdot 100\% = \frac{127}{221} \cdot 100\% \approx 57.47\%$

Ответ: Массовая доля меди в малахите составляет примерно $57.47\%$.

Сравнение массовых долей меди

Теперь сравним полученные результаты:

Массовая доля меди в халькопирите $w(Cu) \approx 34.60\%$.

Массовая доля меди в малахите $w(Cu) \approx 57.47\%$.

Сравнивая значения, видим, что $57.47\% > 34.60\%$.

Ответ: Массовая доля меди в малахите ($57.47\%$) больше, чем в халькопирите ($34.60\%$).