Номер 792, страница 140 - гдз по химии 9 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

792. Малахит $Cu(OH)_2 \cdot CuCO_3$ ценится довольно дорого и используется для изготовления ювелирных изделий. Им облицованы колонны внутри Исаакиевского собора в Санкт-Петербурге. Из мелкой крошки малахита изготавливается минеральный пигмент, используемый в живописи. Соляная кислота с массовой долей хлороводорода 7,30 % какой массой потребуется для полного растворения образца малахита массой 7,00 г?

Дано:

Масса образца малахита $m(\text{Cu(OH)}_2 \cdot \text{CuCO}_3) = 7,00 \text{ г}$

Массовая доля хлороводорода в растворе $\omega(\text{HCl}) = 7,30 \% $

$m(\text{Cu(OH)}_2 \cdot \text{CuCO}_3) = 0,007 \text{ кг}$

$\omega(\text{HCl}) = 0,073$

Найти:

Массу раствора соляной кислоты $m(\text{р-ра HCl})$

Решение:

1. Запишем уравнение реакции полного растворения малахита (основного карбоната меди(II), $\text{Cu(OH)}_2 \cdot \text{CuCO}_3$) в соляной кислоте. Обе составные части формульной единицы малахита, гидроксид меди(II) и карбонат меди(II), реагируют с кислотой:

$\text{Cu(OH)}_2 \cdot \text{CuCO}_3 + 4\text{HCl} \rightarrow 2\text{CuCl}_2 + 3\text{H}_2\text{O} + \text{CO}_2 \uparrow$

2. Рассчитаем молярную массу малахита, используя относительные атомные массы элементов из Периодической системы: $Ar(\text{Cu})=63,5$; $Ar(\text{O})=16$; $Ar(\text{H})=1$; $Ar(\text{C})=12$; $Ar(\text{Cl})=35,5$.

$M(\text{Cu(OH)}_2 \cdot \text{CuCO}_3) = M(\text{Cu(OH)}_2) + M(\text{CuCO}_3)$

$M(\text{Cu(OH)}_2 \cdot \text{CuCO}_3) = (63,5 + 2 \cdot (16+1)) + (63,5 + 12 + 3 \cdot 16) = 97,5 + 123,5 = 221 \text{ г/моль}$.

3. Найдем количество вещества (моль) малахита в образце массой 7,00 г:

$n(\text{малахита}) = \frac{m}{M} = \frac{7,00 \text{ г}}{221 \text{ г/моль}} = \frac{7}{221} \text{ моль}$.

4. По уравнению реакции определим количество вещества соляной кислоты. Из уравнения видно, что стехиометрическое соотношение $n(\text{малахита}) : n(\text{HCl}) = 1:4$.

$n(\text{HCl}) = 4 \cdot n(\text{малахита}) = 4 \cdot \frac{7}{221} = \frac{28}{221} \text{ моль}$.

5. Рассчитаем массу чистого хлороводорода (HCl), необходимую для реакции. Молярная масса HCl:

$M(\text{HCl}) = 1 + 35,5 = 36,5 \text{ г/моль}$.

$m(\text{HCl}) = n(\text{HCl}) \cdot M(\text{HCl}) = \frac{28}{221} \text{ моль} \cdot 36,5 \text{ г/моль} = \frac{1022}{221} \text{ г}$.

6. Зная массу чистого HCl и его массовую долю в растворе ($7,30 \% = 0,073$), найдем массу всего раствора соляной кислоты:

$m(\text{р-ра HCl}) = \frac{m(\text{HCl})}{\omega(\text{HCl})} = \frac{1022/221 \text{ г}}{0,073} \approx 63,348 \text{ г}$.

7. Округлим полученный результат до трех значащих цифр, так как исходные данные приведены с такой же точностью.

$m(\text{р-ра HCl}) \approx 63,3 \text{ г}$.

Ответ: для полного растворения образца малахита массой 7,00 г потребуется 63,3 г соляной кислоты с массовой долей хлороводорода 7,30 %.