Question

При растворении смеси меди и оксида меди(II) в концентрированной серной кислоте выделилось 4,48 л (н.у.) газа и было получено 300 г раствора с массовой долей соли 16%. Определите массовую долю оксида меди(II) в исходной смеси. 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: установить уравнения реакций обоих компонентов смеси с концентрированной серной кислотой, найти количество вещества выделившегося газа, затем через стехиометрию определить массы исходных веществ и их долю в смеси.

**Уравнения реакций:**

$$\ce{CuO + H2SO4 -> CuSO4 + H2O}$$

$$\ce{Cu + 2H2SO4 -> CuSO4 + SO2 ^ + 2H2O}$$

**Расчёты:**

1) Вычислим количество вещества диоксида серы, выделившегося при растворении меди:

$$n(\ce{SO2}) = \frac{V(\ce{SO2})}{V_m} = \frac{4{,}48}{22{,}4} = 0{,}2 	ext{ моль}$$

2) Из второго уравнения видно, что $n(\ce{Cu}) = n(\ce{SO2}) = 0{,}2$ моль. Найдём массу меди:

$$m(\ce{Cu}) = n(\ce{Cu}) \cdot M(\ce{Cu}) = 0{,}2 \cdot 64 = 12{,}8 	ext{ г}$$

3) Определим количество вещества сульфата меди(II) в полученном растворе:

$$m(\ce{CuSO4}) = m_{	ext{р-ра}} \cdot \omega(\ce{CuSO4}) = 300 \cdot 0{,}16 = 48 	ext{ г}$$

$$n(\ce{CuSO4}) = \frac{m(\ce{CuSO4})}{M(\ce{CuSO4})} = \frac{48}{160} = 0{,}3 	ext{ моль}$$

4) Сульфат меди образуется из двух источников. Из второй реакции получается 0,2 моль $\ce{CuSO4}$. Следовательно, из первой реакции:

$$n_1(\ce{CuSO4}) = 0{,}3 - 0{,}2 = 0{,}1 	ext{ моль}$$

5) Из первого уравнения $n(\ce{CuO}) = n_1(\ce{CuSO4}) = 0{,}1$ моль. Найдём массу оксида меди(II):

$$m(\ce{CuO}) = n(\ce{CuO}) \cdot M(\ce{CuO}) = 0{,}1 \cdot 80 = 8 	ext{ г}$$

6) Вычислим массу исходной смеси:

$$m_{	ext{смеси}} = m(\ce{Cu}) + m(\ce{CuO}) = 12{,}8 + 8 = 20{,}8 	ext{ г}$$

7) Определим массовую долю оксида меди(II):

$$\omega(\ce{CuO}) = \frac{m(\ce{CuO})}{m_{	ext{смеси}}} = \frac{8}{20{,}8} = 0{,}385 = 38{,}5\%$$

Задание №34Расчётные задачиЕГЭ по химии