Номер 311, страница 59 - гдз по химии 8 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

311. К раствору, содержащему $\text{CuSO}_4$ массой 3,75 г, добавили избыток раствора гидроксида натрия. Выпавший осадок отфильтровали и прокалили при высокой температуре. Рассчитайте массу полученного в результате этого твёрдого остатка.

Дано:

$m(CuSO_4) = 3,75 \text{ г}$

Найти:

$m(\text{твёрдого остатка}) - ?$

Решение:

Процесс включает в себя две последовательные химические реакции. Сначала запишем их уравнения.

1. Реакция между сульфатом меди(II) и гидроксидом натрия. Поскольку гидроксид натрия добавлен в избытке, весь сульфат меди(II) прореагирует с образованием осадка гидроксида меди(II):

$CuSO_4 + 2NaOH \rightarrow Cu(OH)_2\downarrow + Na_2SO_4$

2. Прокаливание полученного осадка. При высокой температуре гидроксид меди(II) разлагается на оксид меди(II) (это и есть твёрдый остаток) и воду:

$Cu(OH)_2 \xrightarrow{t} CuO + H_2O$

Теперь приступим к расчетам.

3. Рассчитаем молярные массы веществ, участвующих в расчете ($CuSO_4$ и $CuO$). Используем относительные атомные массы из Периодической системы: $Ar(Cu) \approx 64$, $Ar(S) \approx 32$, $Ar(O) \approx 16$.

Молярная масса сульфата меди(II):

$M(CuSO_4) = 64 + 32 + 4 \cdot 16 = 160 \text{ г/моль}$

Молярная масса оксида меди(II):

$M(CuO) = 64 + 16 = 80 \text{ г/моль}$

4. Найдем количество вещества (число молей) исходного сульфата меди(II):

$n(CuSO_4) = \frac{m(CuSO_4)}{M(CuSO_4)} = \frac{3,75 \text{ г}}{160 \text{ г/моль}} = 0,0234375 \text{ моль}$

5. По уравнениям реакций видно, что из 1 моль $CuSO_4$ образуется 1 моль $Cu(OH)_2$, а из 1 моль $Cu(OH)_2$ образуется 1 моль $CuO$. Это означает, что количество вещества исходного сульфата меди(II) равно количеству вещества конечного оксида меди(II):

$n(CuSO_4) = n(Cu(OH)_2) = n(CuO)$

Следовательно, $n(CuO) = 0,0234375 \text{ моль}$.

6. Рассчитаем массу полученного твёрдого остатка (оксида меди(II)):

$m(CuO) = n(CuO) \cdot M(CuO) = 0,0234375 \text{ моль} \cdot 80 \text{ г/моль} = 1,875 \text{ г}$

Ответ: масса полученного твёрдого остатка составляет 1,875 г.