Question

Через 240 г 20%-ного раствора сульфата меди(II) пропустили сероводород. При этом массовая доля сульфата меди(II) в растворе уменьшилась до 2,15%. К полученному раствору добавили 128 г 25%-ного раствора гидроксида натрия. Вычислите массовую долю щелочи в образовавшемся растворе. В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения и обозначения искомых физических величин).

Accepted Answer

Answer

Идея решения: найти количество вещества $\ce{CuSO4}$, прореагировавшего с $\ce{H2S}$, затем проследить взаимодействие образовавшихся продуктов с $\ce{NaOH}$ и определить массовую долю оставшейся щелочи в итоговом растворе.

**Уравнения реакций:**

$$\ce{CuSO4 + H2S -> CuS v + H2SO4}$$

$$\ce{H2SO4 + 2NaOH -> Na2SO4 + 2H2O}$$

$$\ce{CuSO4 + 2NaOH -> Cu(OH)2 v + Na2SO4}$$

**Расчёты:**

1) Вычислим начальное количество вещества $\ce{CuSO4}$:

$$m_{\ce{CuSO4}} = 240 \cdot 0{,}2 = 48 	ext{ г}$$

$$
u_{\ce{CuSO4}} = \frac{48}{160} = 0{,}3 	ext{ моль}$$

2) Обозначим количество вещества образовавшейся $\ce{H2SO4}$ как $x$ моль. По стехиометрии первой реакции прореагировало $x$ моль $\ce{CuSO4}$, осталось $(0{,}3 - x)$ моль.

Масса оставшегося $\ce{CuSO4}$:

$$m_{	ext{ост.}\ce{CuSO4}} = (0{,}3 - x) \cdot 160 = (48 - 160x) 	ext{ г}$$

Масса образовавшихся $\ce{H2S}$ и $\ce{CuS}$:

$$m_{\ce{H2S}} = x \cdot 34 = 34x 	ext{ г}$$

$$m_{\ce{CuS}} = x \cdot 96 = 96x 	ext{ г}$$

Масса раствора после пропускания сероводорода:

$$m_{	ext{конечн. р-ра}} = 240 + 34x - 96x = (240 - 62x) 	ext{ г}$$

3) Используя условие о массовой доле $\ce{CuSO4}$ (2,15%):

$$\omega_{	ext{ост.}\ce{CuSO4}} = \frac{48 - 160x}{240 - 62x} = 0{,}0215$$

$$48 - 160x = 0{,}0215(240 - 62x)$$

$$48 - 160x = 5{,}16 - 1{,}333x$$

$$42{,}84 = 158{,}667x$$

$$x = 0{,}27 	ext{ моль}$$

Следовательно:
- $
u_{\ce{H2SO4}} = 0{,}27$ моль
- $
u_{	ext{ост.}\ce{CuSO4}} = 0{,}3 - 0{,}27 = 0{,}03$ моль

4) Вычислим количество вещества $\ce{NaOH}$:

$$m_{\ce{NaOH}} = 128 \cdot 0{,}25 = 32 	ext{ г}$$

$$
u_{\ce{NaOH}} = \frac{32}{40} = 0{,}8 	ext{ моль}$$

5) Определим расход $\ce{NaOH}$:

На нейтрализацию $\ce{H2SO4}$:

$$
u_{	ext{прореаг.1}\ce{NaOH}} = 2 \cdot 0{,}27 = 0{,}54 	ext{ моль}$$

На осаждение оставшегося $\ce{CuSO4}$:

$$
u_{	ext{прореаг.2}\ce{NaOH}} = 2 \cdot 0{,}03 = 0{,}06 	ext{ моль}$$

Оставшееся количество $\ce{NaOH}$:

$$
u_{	ext{ост.}\ce{NaOH}} = 0{,}8 - 0{,}54 - 0{,}06 = 0{,}2 	ext{ моль}$$

$$m_{	ext{ост.}\ce{NaOH}} = 0{,}2 \cdot 40 = 8 	ext{ г}$$

6) Масса выпавшего осадка $\ce{Cu(OH)2}$:

$$
u_{\ce{Cu(OH)2}} = 0{,}03 	ext{ моль}$$

$$m_{\ce{Cu(OH)2}} = 0{,}03 \cdot 98 = 2{,}94 	ext{ г}$$

7) Масса образовавшегося раствора:

$$m_{	ext{образ. р-ра}} = (240 - 62 \cdot 0{,}27) + 128 - 2{,}94 = 163{,}26 + 128 - 2{,}94 = 288{,}32 	ext{ г}$$

8) Массовая доля $\ce{NaOH}$ в образовавшемся растворе:

$$\omega_{	ext{ост.}\ce{NaOH}} = \frac{8}{288{,}32} = 0{,}0277 \approx 2{,}77\%$$

Задание №34Расчётные задачиЕГЭ по химии