Question

При растворении 25 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 2,16 г с оксидом железа(III) массой 6,4 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 исходных реагентов, определить продукты реакций прокаливания и последующего взаимодействия с раствором, затем вычислить массовую долю оставшейся соли.

**Уравнения реакций:**

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

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

**Расчёты:**

1) Вычислим количество вещества медного купороса:

$$n(\ce{CuSO4 · 5H2O}) = \frac{m}{M} = \frac{25}{250} = 0{,}1 	ext{ моль}$$

Следовательно, $n(\ce{CuSO4}) = 0{,}1$ моль.

2) Найдём массу сульфата меди(II) и массу раствора:

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

$$m_{	ext{р-ра}} = \frac{m(\ce{CuSO4})}{\omega} = \frac{16}{0{,}2} = 80 	ext{ г}$$

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

$$n(\ce{Al}) = \frac{2{,}16}{27} = 0{,}08 	ext{ моль}$$

$$n(\ce{Fe2O3}) = \frac{6{,}4}{160} = 0{,}04 	ext{ моль}$$

4) Проверим соотношение реагентов в первой реакции:

$$\frac{n(\ce{Al})}{2} : \frac{n(\ce{Fe2O3})}{1} = \frac{0{,}08}{2} : \frac{0{,}04}{1} = 0{,}04 : 0{,}04$$

Оба реагента прореагировали полностью.

5) Определим количество вещества железа:

$$n(\ce{Fe}) = n(\ce{Al}) = 0{,}08 	ext{ моль}$$

$$m(\ce{Fe}) = 0{,}08 \cdot 56 = 4{,}48 	ext{ г}$$

6) Найдём количество вещества прореагировавшего сульфата меди(II):

$$n_{	ext{прореаг.}}(\ce{CuSO4}) = n(\ce{Fe}) = 0{,}08 	ext{ моль}$$

$$n_{	ext{ост.}}(\ce{CuSO4}) = 0{,}1 - 0{,}08 = 0{,}02 	ext{ моль}$$

$$m_{	ext{ост.}}(\ce{CuSO4}) = 0{,}02 \cdot 160 = 3{,}2 	ext{ г}$$

7) Вычислим массу образовавшейся меди:

$$n(\ce{Cu}) = n(\ce{Fe}) = 0{,}08 	ext{ моль}$$

$$m(\ce{Cu}) = 0{,}08 \cdot 64 = 5{,}12 	ext{ г}$$

8) Найдём массу конечного раствора:

$$m_{	ext{конечн.}} = 80 + 4{,}48 - 5{,}12 = 79{,}36 	ext{ г}$$

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

$$\omega(\ce{CuSO4}) = \frac{3{,}2}{79{,}36} = 0{,}0403 = 4{,}03\%$$

Задание №34Расчётные задачиЕГЭ по химии