Question

При растворении 125 г медного купороса ($\ce{CuSO4·5H2O}$) в воде получен 20%-ный раствор соли. К этому раствору добавили измельчённую смесь, образовавшуюся при прокаливании порошка алюминия массой 10,8 г с оксидом железа(III) массой 32 г. Определите массовую долю сульфата меди(II) в полученном растворе. Запишите уравнения реакций, указанные в условии, и приведите все необходимые вычисления.

Accepted Answer

Answer

Идея решения: найти количество вещества медного купороса и образовавшегося железа, определить, какой реагент лимитирует реакцию восстановления сульфата меди, вычислить остаток соли и массу конечного раствора.

**Уравнения реакций:**

$$\ce{2Al + Fe2O3 -> 2Fe + Al2O3}$$

$$\ce{Fe + CuSO4 -> Cu + FeSO4}$$

**Расчёты:**

1) Вычислим количество вещества медного купороса:

$$n(\ce{CuSO4·5H2O}) = \frac{m}{M} = \frac{125}{250} = 0{,}5 	ext{ моль}$$

Следовательно, $n(\ce{CuSO4}) = 0{,}5$ моль.

2) Найдём массу сульфата меди(II) в растворе:

$$m(\ce{CuSO4}) = n \cdot M = 0{,}5 \cdot 160 = 80 	ext{ г}$$

Масса 20%-ного раствора:

$$m_{	ext{р-ра}} = \frac{m(\ce{CuSO4})}{\omega} = \frac{80}{0{,}2} = 400 	ext{ г}$$

3) Определим количество вещества алюминия и оксида железа(III):

$$n(\ce{Al}) = \frac{10{,}8}{27} = 0{,}4 	ext{ моль}$$

$$n(\ce{Fe2O3}) = \frac{32}{160} = 0{,}2 	ext{ моль}$$

4) Проверим соотношение реагентов в первой реакции:

$$\frac{n(\ce{Al})}{2} : \frac{n(\ce{Fe2O3})}{1} = \frac{0{,}4}{2} : \frac{0{,}2}{1} = 0{,}2 : 0{,}2$$

Оба реагента прореагировали полностью.

5) Вычислим количество образовавшегося железа:

$$n(\ce{Fe}) = n(\ce{Al}) = 0{,}4 	ext{ моль}$$

$$m(\ce{Fe}) = 0{,}4 \cdot 56 = 22{,}4 	ext{ г}$$

6) Определим количество прореагировавшего сульфата меди(II):

$$n_{	ext{прореаг.}}(\ce{CuSO4}) = n(\ce{Fe}) = 0{,}4 	ext{ моль}$$

Остаток сульфата меди(II):

$$n_{	ext{ост.}}(\ce{CuSO4}) = 0{,}5 - 0{,}4 = 0{,}1 	ext{ моль}$$

$$m_{	ext{ост.}}(\ce{CuSO4}) = 0{,}1 \cdot 160 = 16 	ext{ г}$$

7) Вычислим массу образовавшейся меди:

$$n(\ce{Cu}) = n(\ce{Fe}) = 0{,}4 	ext{ моль}$$

$$m(\ce{Cu}) = 0{,}4 \cdot 64 = 25{,}6 	ext{ г}$$

8) Найдём массу конечного раствора:

$$m_{	ext{конечн.}} = 400 + 22{,}4 - 25{,}6 = 396{,}8 	ext{ г}$$

9) Вычислим массовую долю оставшегося сульфата меди(II):

$$\omega(\ce{CuSO4}) = \frac{16}{396{,}8} = 0{,}0403 = 4{,}03\%$$

Задание №34Расчётные задачиЕГЭ по химии