Номер 4, страница 36 - гдз по химии 9 класс сборник контрольных и самостоятельных работ Сеген, Алексеева

Дано:

масса раствора сульфата меди(II) $m_{p-p1}(\text{CuSO}_4) = 400 \text{ г}$

массовая доля сульфата меди(II) $\omega(\text{CuSO}_4) = 8 \% = 0.08$

масса раствора гидроксида натрия $m_{p-p2}(\text{NaOH}) = 200 \text{ г}$

массовая доля гидроксида натрия $\omega(\text{NaOH}) = 10 \% = 0.10$

Перевод в систему СИ:

масса раствора сульфата меди(II) $m_{p-p1}(\text{CuSO}_4) = 0.4 \text{ кг}$

масса раствора гидроксида натрия $m_{p-p2}(\text{NaOH}) = 0.2 \text{ кг}$

Найти:

масса осадка $m(\text{Cu(OH)}_2)$ - ?

Решение:

1.Запишем уравнение реакции между сульфатом меди(II) и гидроксидом натрия:

$ \text{CuSO}_4 + 2\text{NaOH} \rightarrow \text{Cu(OH)}_2 \downarrow + \text{Na}_2\text{SO}_4 $

Осадком является гидроксид меди(II) ($\text{Cu(OH)}_2$).

2.Рассчитаем массы чистых веществ (сульфата меди(II) и гидроксида натрия) в растворах:

Масса сульфата меди(II) в первом растворе:

$ m(\text{CuSO}_4) = m_{p-p1}(\text{CuSO}_4) \cdot \omega(\text{CuSO}_4) = 400 \text{ г} \cdot 0.08 = 32 \text{ г} $

Масса гидроксида натрия во втором растворе:

$ m(\text{NaOH}) = m_{p-p2}(\text{NaOH}) \cdot \omega(\text{NaOH}) = 200 \text{ г} \cdot 0.10 = 20 \text{ г} $

3.Рассчитаем молярные массы веществ, участвующих в реакции:

$ M(\text{CuSO}_4) = 63.55 (\text{Cu}) + 32.07 (\text{S}) + 4 \cdot 16.00 (\text{O}) = 159.62 \text{ г/моль} $

$ M(\text{NaOH}) = 22.99 (\text{Na}) + 16.00 (\text{O}) + 1.01 (\text{H}) = 40.00 \text{ г/моль} $

$ M(\text{Cu(OH)}_2) = 63.55 (\text{Cu}) + 2 \cdot (16.00 (\text{O}) + 1.01 (\text{H})) = 63.55 + 2 \cdot 17.01 = 63.55 + 34.02 = 97.57 \text{ г/моль} $

4.Вычислим количества вещества реагентов:

Количество вещества сульфата меди(II):

$ n(\text{CuSO}_4) = \frac{m(\text{CuSO}_4)}{M(\text{CuSO}_4)} = \frac{32 \text{ г}}{159.62 \text{ г/моль}} \approx 0.20047 \text{ моль} $

Количество вещества гидроксида натрия:

$ n(\text{NaOH}) = \frac{m(\text{NaOH})}{M(\text{NaOH})} = \frac{20 \text{ г}}{40.00 \text{ г/моль}} = 0.5000 \text{ моль} $

5.Определим лимитирующий реагент:

Согласно уравнению реакции, $1$ моль $\text{CuSO}_4$ реагирует с $2$ моль $\text{NaOH}$.

Проверим, сколько $\text{NaOH}$ требуется для полного реагирования $0.20047 \text{ моль}$ $\text{CuSO}_4$:

$ n(\text{NaOH})_{\text{требуется}} = 2 \cdot n(\text{CuSO}_4) = 2 \cdot 0.20047 \text{ моль} = 0.40094 \text{ моль} $

Поскольку у нас есть $0.5000 \text{ моль}$ $\text{NaOH}$, а требуется $0.40094 \text{ моль}$, гидроксид натрия находится в избытке ($0.5000 \text{ моль} > 0.40094 \text{ моль}$).

Следовательно, сульфат меди(II) ($\text{CuSO}_4$) является лимитирующим реагентом. Расчет массы осадка будет производиться по количеству лимитирующего реагента.

6.Рассчитаем количество вещества образовавшегося осадка:

Согласно уравнению реакции, из $1$ моль $\text{CuSO}_4$ образуется $1$ моль $\text{Cu(OH)}_2$.

$ n(\text{Cu(OH)}_2) = n(\text{CuSO}_4) = 0.20047 \text{ моль} $

7.Вычислим массу осадка:

$ m(\text{Cu(OH)}_2) = n(\text{Cu(OH)}_2) \cdot M(\text{Cu(OH)}_2) = 0.20047 \text{ моль} \cdot 97.57 \text{ г/моль} \approx 19.56 \text{ г} $

Ответ:

Масса образовавшегося осадка составляет $19.56 \text{ г}$.