Question

К 20%-ному раствору соли, полученному при растворении в воде 50 г медного купороса ($\ce{CuSO4 · 5H2O}$), добавили 14,4 г магния. После завершения реакции к полученной смеси прибавили 146 г 25%-ного раствора хлороводородной кислоты. Определите массовую долю хлороводорода в образовавшемся растворе. (Процессами гидролиза пренебречь.)

Accepted Answer

Answer

Идея решения: последовательно рассчитать количества веществ на каждом этапе, определить лимитирующие реагенты в обеих реакциях, найти остаток кислоты и вычислить её массовую долю в конечном растворе. **Уравнения реакций:** $$\ce{Mg + CuSO4 -> Cu + MgSO4}$$ $$\ce{Mg + 2HCl -> MgCl2 + H2 ^}$$ **Расчёты:** 1) Количество вещества медного купороса: $$n(\ce{CuSO4 · 5H2O}) = \frac{50}{250} = 0{,}2 ext{ моль}$$ $$n(\ce{CuSO4}) = 0{,}2 ext{ моль}$$ 2) Масса сульфата меди(II) и масса раствора: $$m(\ce{CuSO4}) = 0{,}2 \cdot 160 = 32 ext{ г}$$ $$m_{ ext{р-ра}} = \frac{32}{0{,}2} = 160 ext{ г}$$ 3) Количество вещества магния: $$n(\ce{Mg}) = \frac{14{,}4}{24} = 0{,}6 ext{ моль}$$ 4) Определение лимитирующего реагента в первой реакции. Сравним отношения: $$\frac{n(\ce{CuSO4})}{1} : \frac{n(\ce{Mg})}{1} = 0{,}2 : 0{,}6$$ Так как $0{,}2 < 0{,}6$, сульфат меди(II) в недостатке. Расчёты ведём по нему. 5) Масса выпавшей меди: $$n(\ce{Cu}) = 0{,}2 ext{ моль}$$ $$m(\ce{Cu}) = 0{,}2 \cdot 64 = 12{,}8 ext{ г}$$ 6) Остаток магния после первой реакции: $$n_{ ext{прореаг.}}(\ce{Mg}) = 0{,}2 ext{ моль}$$ $$n_{ ext{ост.}}(\ce{Mg}) = 0{,}6 - 0{,}2 = 0{,}4 ext{ моль}$$ 7) Количество вещества хлороводорода: $$m(\ce{HCl}) = 146 \cdot 0{,}25 = 36{,}5 ext{ г}$$ $$n(\ce{HCl}) = \frac{36{,}5}{36{,}5} = 1 ext{ моль}$$ 8) Определение лимитирующего реагента во второй реакции: $$\frac{n_{ ext{ост.}}(\ce{Mg})}{1} : \frac{n(\ce{HCl})}{2} = 0{,}4 : 0{,}5$$ Так как $0{,}4 < 0{,}5$, магний в недостатке. 9) Остаток хлороводорода: $$n_{ ext{прореаг.}}(\ce{HCl}) = 2 \cdot 0{,}4 = 0{,}8 ext{ моль}$$ $$n_{ ext{ост.}}(\ce{HCl}) = 1 - 0{,}8 = 0{,}2 ext{ моль}$$ $$m_{ ext{ост.}}(\ce{HCl}) = 0{,}2 \cdot 36{,}5 = 7{,}3 ext{ г}$$ 10) Масса выделившегося водорода: $$n(\ce{H2}) = 0{,}4 ext{ моль}$$ $$m(\ce{H2}) = 0{,}4 \cdot 2 = 0{,}8 ext{ г}$$ 11) Масса конечного раствора: $$m_{ ext{конечн.}} = 160 + 14{,}4 + 146 - 12{,}8 - 0{,}8 = 306{,}8 ext{ г}$$ 12) Массовая доля хлороводорода в конечном растворе: $$\omega(\ce{HCl}) = \frac{7{,}3}{306{,}8} = 0{,}024 = 2{,}4\%$$

Задание №34Расчётные задачиЕГЭ по химии