Question

Водород объёмом 6,72 л (н.у.) пропустили при нагревании над порошком оксида меди(II), при этом водород прореагировал полностью. В результате реакции получили 20,8 г твёрдого остатка. Этот остаток растворили в горячей концентрированной серной кислоте массой 200 г. Определите массовую долю соли в полученном 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: определить состав твёрдого остатка (медь и непрореагировавший оксид меди), найти количество образовавшейся соли при растворении в серной кислоте, учесть потерю газа и вычислить массовую долю.

**Уравнения реакций:**

$$\ce{CuO + H2 ->[t] Cu + H2O}$$

$$\ce{Cu + 2H2SO4 ->[t, конц.] CuSO4 + SO2 ^ + 2H2O}$$

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

**Расчёты:**

1) Вычислим количество водорода:

$$n(\ce{H2}) = \frac{V(\ce{H2})}{V_m} = \frac{6{,}72}{22{,}4} = 0{,}3 	ext{ моль}$$

2) По первому уравнению водород полностью прореагировал, поэтому образовалось меди:

$$n(\ce{Cu}) = n(\ce{H2}) = 0{,}3 	ext{ моль}$$

$$m(\ce{Cu}) = 0{,}3 \cdot 64 = 19{,}2 	ext{ г}$$

3) Найдём массу непрореагировавшего оксида меди(II) в остатке:

$$m(\ce{CuO}) = 20{,}8 - 19{,}2 = 1{,}6 	ext{ г}$$

$$n(\ce{CuO}) = \frac{1{,}6}{80} = 0{,}02 	ext{ моль}$$

4) При растворении остатка в серной кислоте образуется сульфат меди(II) из обеих компонент:

Из меди (по второму уравнению):
$$n_1(\ce{CuSO4}) = n(\ce{Cu}) = 0{,}3 	ext{ моль}$$

Из оксида (по третьему уравнению):
$$n_2(\ce{CuSO4}) = n(\ce{CuO}) = 0{,}02 	ext{ моль}$$

Общее количество сульфата меди(II):
$$n(\ce{CuSO4}) = 0{,}3 + 0{,}02 = 0{,}32 	ext{ моль}$$

$$m(\ce{CuSO4}) = 0{,}32 \cdot 160 = 51{,}2 	ext{ г}$$

5) При реакции меди с серной кислотой выделяется диоксид серы:

$$n(\ce{SO2}) = n_1(\ce{CuSO4}) = 0{,}3 	ext{ моль}$$

$$m(\ce{SO2}) = 0{,}3 \cdot 64 = 19{,}2 	ext{ г}$$

6) Масса конечного раствора:

$$m_{	ext{раствора}} = m_{	ext{остатка}} + m(\ce{H2SO4}) - m(\ce{SO2}) = 20{,}8 + 200 - 19{,}2 = 201{,}6 	ext{ г}$$

7) Массовая доля сульфата меди(II):

$$\omega(\ce{CuSO4}) = \frac{51{,}2}{201{,}6} = 0{,}254 = 25{,}4\%$$

Задание №34Расчётные задачиЕГЭ по химии