Chem.Family
Задание 33
Задание №1
Для проведения электролиза взяли навеску пентагидрата сульфата меди (II) и приготовили его насыщенный раствор, через который пропускали электрический ток до тех пор, пока отношение количества атомов водорода к атомам кислорода в растворе не стало равным 185:100. Для нейтрализации получившегося раствора использовали 300 г 10%-ного нашатырного спирта. При этом выпало 11,2 г осадка, а свободных катионов меди в растворе не осталось. Вычислите растворимость безводного сульфата меди (II) при данной температуре.
Для проведения электролиза взяли навеску пентагидрата сульфата меди (II) и приготовили его насыщенный раствор, через который пропускали электрический ток до тех пор, пока отношение количества атомов водорода к атомам кислорода в растворе не стало равным 185:100. Для нейтрализации получившегося раствора использовали 300 г 10%-ного нашатырного спирта. При этом выпало 11,2 г осадка, а свободных катионов меди в растворе не осталось. Вычислите растворимость безводного сульфата меди (II) при данной температуре.
Ответ
(1) CuSO₄ . 5H₂O = CuSO₄ + 5H₂O
(2) 2CuSO₄ + 2H₂O = 2Cu + O₂ + 2H₂SO₄
(3) H₂SO₄ + 2NH₃ . H₂O = (NH₄)₂SO₄ + H₂O
n NH₃(общий) = 300 . 0,1 / 17 = 1,76 моль
Учитывая, что в результате добавления в раствор нашатырного спирта выпал осадок, делаем вывод о том, что после электролиза осталась часть сульфата меди.
(4) CuSO₄ + 2NH₃ . H₂O = (NH₄)₂SO₄ + Cu(OH)₂
n Cu(OH)₂ = 11,2 / 98 = 0,11 моль
n CuSO₄(ост.) = n Cu(OH)₂ = 0,11 моль
n NH₃(4) = 2n Cu(OH)₂ = 0,22 моль
n NH₃ (3) = n NH₃(общий) – n NH₃(4)
n NH₃ (3) = 1,76 – 0,22 = 1,54 моль
n H₂SO₄ (3) = 0,5n NH₃(3) = 0,77 моль
Так как в задаче указано, что в результате реакции катионов водорода не осталось, делаем вывод, что вся серная кислота, полученная в реакции (2), прореагировала с нашатырным спиртом
По условию дано, что соотношение атомов водорода к атомам кислорода в растворе 185:100. Атомы водорода содержит оставшаяся в растворе вода и полученная в результате электролиза серная кислота. Атомы кислорода содержит оставшаяся в растворе вода, полученная в результате электролиза серная кислота, оставшийся сульфат меди.
Для дальнейшего решения введем переменные.
Пусть n Н₂O(изначальное) будет x, тогда n O будет x, а n H будет 2x
Пусть n CuSO₄(прореаг.) = y, тогда n Н₂O(прореаг.) и n H₂SO₄ будет y, n H в H₂SO₄ будет 2y, а n O в CuSO₄ (прореаг.) и в H₂SO₄ = 4y
(2х – 2y + 2y) / (x – y + 4y + 4 . 0,11) = 185 / 100
Учитывая, что n H₂SO₄ = 0,77 моль, а n CuSO₄(прореаг.) = n H₂SO₄, y = 0,77
Подставим значение y в уравнение:
2х /(x + 2,31 + 0,44) = 185 / 100
х = 33,92 моль
n Н₂O (изначальное) = 33,92 моль
m H₂O (изначальная) = 33,92 . 18 = 610,56 г
n CuSO₄ (общее) = 0,11 + 0,77 = 0,88 моль
m CuSO₄ = 0.88 . 160 = 140.8 г
Найдем растворимость безводного сульфата меди:
140.8 г – 610.56 г
x – 100 г
x = 23.06 г
растворимость CuSO₄ = 23.06 г на 100 г воды
(2) 2CuSO₄ + 2H₂O = 2Cu + O₂ + 2H₂SO₄
(3) H₂SO₄ + 2NH₃ . H₂O = (NH₄)₂SO₄ + H₂O
n NH₃(общий) = 300 . 0,1 / 17 = 1,76 моль
Учитывая, что в результате добавления в раствор нашатырного спирта выпал осадок, делаем вывод о том, что после электролиза осталась часть сульфата меди.
(4) CuSO₄ + 2NH₃ . H₂O = (NH₄)₂SO₄ + Cu(OH)₂
n Cu(OH)₂ = 11,2 / 98 = 0,11 моль
n CuSO₄(ост.) = n Cu(OH)₂ = 0,11 моль
n NH₃(4) = 2n Cu(OH)₂ = 0,22 моль
n NH₃ (3) = n NH₃(общий) – n NH₃(4)
n NH₃ (3) = 1,76 – 0,22 = 1,54 моль
n H₂SO₄ (3) = 0,5n NH₃(3) = 0,77 моль
Так как в задаче указано, что в результате реакции катионов водорода не осталось, делаем вывод, что вся серная кислота, полученная в реакции (2), прореагировала с нашатырным спиртом
По условию дано, что соотношение атомов водорода к атомам кислорода в растворе 185:100. Атомы водорода содержит оставшаяся в растворе вода и полученная в результате электролиза серная кислота. Атомы кислорода содержит оставшаяся в растворе вода, полученная в результате электролиза серная кислота, оставшийся сульфат меди.
Для дальнейшего решения введем переменные.
Пусть n Н₂O(изначальное) будет x, тогда n O будет x, а n H будет 2x
Пусть n CuSO₄(прореаг.) = y, тогда n Н₂O(прореаг.) и n H₂SO₄ будет y, n H в H₂SO₄ будет 2y, а n O в CuSO₄ (прореаг.) и в H₂SO₄ = 4y
(2х – 2y + 2y) / (x – y + 4y + 4 . 0,11) = 185 / 100
Учитывая, что n H₂SO₄ = 0,77 моль, а n CuSO₄(прореаг.) = n H₂SO₄, y = 0,77
Подставим значение y в уравнение:
2х /(x + 2,31 + 0,44) = 185 / 100
х = 33,92 моль
n Н₂O (изначальное) = 33,92 моль
m H₂O (изначальная) = 33,92 . 18 = 610,56 г
n CuSO₄ (общее) = 0,11 + 0,77 = 0,88 моль
m CuSO₄ = 0.88 . 160 = 140.8 г
Найдем растворимость безводного сульфата меди:
140.8 г – 610.56 г
x – 100 г
x = 23.06 г
растворимость CuSO₄ = 23.06 г на 100 г воды
© Составители: Ю.Р. Рыжов, Я.А. Лобашева, С.О. Князева
Если нашел ошибку, напиши нам на julian.ryzhov@gmail.com