Через 522 г 10%-ного раствора нитрата бария пропускали электрический ток до тех пор, пока на катоде не выделилось 94,08 л (н. у.) газа. К образовавшемуся раствору добавили насыщенный при некоторой температуре раствор, полученный добавлением к воде медного купороса (CuSO₄·5H₂O) массой 100 г. В результате реакции массовая доля сульфата меди(II) в растворе уменьшилась в 4 раза. Вычислите растворимость (в граммах на 100 г воды) сульфата меди(II) при данной температуре.
В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).
1) 2H2O = 2H2 + O2
2) CuSO4 + Ba(NO3)2 = BaSO4 + Cu(NO3)2
Уравнения реакций составлены верно и соответствуют условию.
Расчёты после электролиза раствора Ba(NO3)2:
m(Ba(NO3)2) = m(исх. р-ра) / 100 % · ω(Ba(NO3)2) = 522 / 100 % · 10 % = 52,2 г
n(Ba(NO3)2) = m(Ba(NO3)2) / M(Ba(NO3)2) = 52,2 / 261 = 0,2 моль
n(H2) = V(H2) / Vm = 94,08 / 22,4 = 4,2 моль
n(H2O прореаг.) = n(H2) = 4,2 моль
m(H2O прореаг.) = n(H2O прореаг.) · M(H2O) = 4,2 · 18 = 75,6 г
m(р-ра после электролиза) = m(исх. р-ра) - m(H2O прореаг.) = 522 - 75,6 = 446,4 г
Определение количества CuSO4 после реакции:
n(CuSO4·5H2O) = m(CuSO4·5H2O) / M(CuSO4·5H2O) = 100 / 250 = 0,4 моль
n(CuSO4 исх.) = n(CuSO4·5H2O) = 0,4 моль
m(CuSO4 исх.) = n(CuSO4 исх.) · M(CuSO4) = 0,4 · 160 = 64 г
n(CuSO4 прореаг.) = n(Ba(NO3)2) = 0,2 моль
n(CuSO4 ост.) = n(CuSO4 исх.) - n(CuSO4 прореаг.) = 0,4 - 0,2 = 0,2 моль
m(CuSO4 ост.) = n(CuSO4 ост.) · M(CuSO4) = 0,2 · 160 = 32 г
n(BaSO4) = n(Ba(NO3)2) = 0,2 моль
m(BaSO4) = n(BaSO4) · M(BaSO4) = 0,2 · 233 = 46,6 г
Определение массы насыщенного раствора CuSO4:
ω(CuSO4 исх.) = m(CuSO4 исх.) / m(исх. насыщенного р-ра CuSO4) = 64 / m(исх. насыщенного р-ра CuSO4)
m(конечного р-ра) = m(исх. насыщенного р-ра CuSO4) + m(р-ра после электролиза) - m(BaSO4) = m(исх. насыщенного р-ра CuSO4) + 446,4 - 46,6 = m(исх. насыщенного р-ра CuSO4) + 399,8
ω(CuSO4 конеч.) = m(CuSO4 ост.) / m(конечного р-ра) = 32 / (m(исх. насыщенного р-ра CuSO4) + 399,8)
По условию массовая доля CuSO4 уменьшилась в 4 раза
ω(CuSO4 исх.) = 4 · ω(CuSO4 конеч.)
64 / m(исх. насыщенного р-ра CuSO4) = 4 · 32 / (m(исх. насыщенного р-ра CuSO4) + 399,8) [1]
Пусть m(исх. насыщенного р-ра CuSO4) = x г, тогда:
64 / x = 4 · 32 / (x + 399,8) [1]
x = 399,8
m(исх. насыщенного р-ра CuSO4) = 399,8 г
Нахождение растворимости CuSO4:
m(H2O в исх. насыщенном р-ре) = m(исх. насыщенного р-ра CuSO4) - m(CuSO4 исх.) = 399,8 - 64 = 335,8 г
S(CuSO4) = m(CuSO4 исх.) / m(H2O в исх. насыщенном р-ре) · 100 = 64 / 335,8 · 100 = 19 г на 100 г воды
Ход решения изложен логично и последовательно.
Верно произведены вычисления.
Ответ: S(CuSO4) = 19 г на 100 г воды
Получен правильный ответ.