Номер 359, страница 75 - гдз по химии 9 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

359. При полном растворении навески меди в концентрированной серной кислоте выделился газ объёмом (н. у.) 49,8 $\text{см}^3$. Рассчитайте массу навески меди.

Дано:

Объём выделившегося газа (сернистого газа $SO_2$) $V(SO_2) = 49,8 \text{ см}^3$

Условия: нормальные (н. у.)

Молярный объём газа при н. у. $V_m = 22,4 \text{ л/моль}$

Молярная масса меди $M(Cu) \approx 63,5 \text{ г/моль}$

$V(SO_2) = 49,8 \text{ см}^3 = 49,8 \cdot 10^{-6} \text{ м}^3 = 0,0498 \text{ л}$

$V_m = 22,4 \text{ л/моль} = 0,0224 \text{ м}^3\text{/моль}$

$M(Cu) \approx 63,5 \text{ г/моль} = 0,0635 \text{ кг/моль}$

Найти:

Массу навески меди $m(Cu)$

Решение:

1. Запишем уравнение химической реакции растворения меди в концентрированной серной кислоте. Медь является металлом, стоящим в ряду активности после водорода, поэтому она реагирует с концентрированной серной кислотой с образованием сульфата меди(II), сернистого газа и воды:

$Cu + 2H_2SO_{4(конц.)} \rightarrow CuSO_4 + SO_{2}\uparrow + 2H_2O$

2. Рассчитаем количество вещества (число моль) выделившегося сернистого газа ($SO_2$), используя его объём и молярный объём газов при нормальных условиях ($V_m = 22,4$ л/моль).

Сначала переведем объем из см³ в литры:

$V(SO_2) = 49,8 \text{ см}^3 = 0,0498 \text{ л}$

Теперь найдём количество вещества $n(SO_2)$:

$n(SO_2) = \frac{V(SO_2)}{V_m} = \frac{0,0498 \text{ л}}{22,4 \text{ л/моль}} \approx 0,002223 \text{ моль}$

3. По уравнению реакции определим количество вещества меди ($Cu$), вступившей в реакцию. Согласно стехиометрическим коэффициентам в уравнении, на 1 моль образовавшегося $SO_2$ приходится 1 моль прореагировавшей меди:

$\frac{n(Cu)}{1} = \frac{n(SO_2)}{1}$

Следовательно, $n(Cu) = n(SO_2) \approx 0,002223 \text{ моль}$.

4. Зная количество вещества меди, рассчитаем её массу. Молярная масса меди $M(Cu)$ составляет примерно 63,5 г/моль.

$m(Cu) = n(Cu) \cdot M(Cu)$

$m(Cu) \approx 0,002223 \text{ моль} \cdot 63,5 \text{ г/моль} \approx 0,14116 \text{ г}$

Округлим результат до трёх значащих цифр, как в исходных данных (49,8).

$m(Cu) \approx 0,141 \text{ г}$

Ответ: масса навески меди составляет 0,141 г.