Здравствуйте, уважаемые читатели! Сегодняшняя задача взята с ресурса: https://vk.com/wall86635387_5551?z=photo-98151683_457241328%2Fwall86635387_5551.
Она также представляет собой видоизмененную задачу реального ЕГЭ по химии , если не ошибаюсь, 2017 года. Единственное отличие - выход на концентрации растворов идет через количества структурных единиц (ионов, молекул). Соответственно, для нахождения количества веществ реагентов используют число Авогадро. В остальном - решение шаблонное.
Решение
1. Цель действия: установить количественные характеристики исходного раствора (количество вещества соли, массу раствора).
а) n (SO42-)=N/Na= 9,03*10^23/(6,02*10^23)=1,5 моль
n (SO42-) = nисх (СuSO4) = 1,5 моль, m СuSO4 =1,5*160=240 г
б)m исх раствора СuSO4 =m СuSO4 /W=240/0,16=1500 г
2. Цель действия: установить качественные и количественные характеристики раствора после электролиза.
а) Уравнения возможных реакций при электролизе:
2CuSO4+2H2O=2Cu+O2+2H2SO4 (1)
2H2O=2H2+O2 (2)
б) На аноде выделяется кислород.
n(O2)=3,36/22,4=0,15моль
идет только первая реакция (электролиз CuSO4)
в) Согласно стехиометрии уравнения 1:
n обр H2SO4 =2 n(O2) = 0,3 моль,
n обр Cu =2 n(O2) = 0,3 моль,
n прореаг CuSO4 =2 n(O2) = 0,3 моль,
n оставшейся в растворе CuSO4 = nисх (СuSO4) - n прореаг CuSO4 =1,5-0,3=1,2 моль,
г)масса раствора после электролиза = m исх раствора- m обр Cu - m обр O2= 1500-0,3*64-0,15*32=1476 г
3. Цель действия - установить характеристики добавляемого раствора карбоната натрия:
а) n (Н2О)=N/Na= 4,7859*10^24/(6,02*10^23)=7,95 моль
m Н2О =7,95*18=143,1 г
б)m 10% раствора Na2CO3=m H2O /W(H2O)=143,1/0,9=159 г
в) n(Na2CO3)=159*0,1/106=0,15 моль
4. Цель действия: установить качественные и количественные характеристики раствора после добавления карбоната натрия.
а) уравнения реакций:
H2SO4+Na2CO3=Na2SO4+H2O+CO2 (3)
2CuSO4+2Na2CO3+H2O= (CuOH)2CO3+CO2+2Na2SO4 (4)
Поскольку карбоната натрия - недостаток, пойдет только реакция 3
б) Согласно стехиометрии реакции 3:
nH2SO4 прореаг= n(Na2CO3) =0,15 моль
nH2SO4 оставш= n обр H2SO4 - nH2SO4 прореаг = 0,3-0,15=0,15 моль
n(CO2)= n(Na2CO3) = 0,15 моль.
в) Состав раствора после добавления Na2CO3 :
nH2SO4 оставш = 0,15 моль , nCuSO4 оставш = 1,2 моль
г) масса конечного раствора = m раствора после электролиза + m 10% раствора Na2CO3 - mСО2= =1476 +159 - 0,15*44=1628,4 г
5. W(CuSO4)=m(CuSO4)/mконечн раствора=1,2*160/1628,4=0,118=11,8%
Ответ : 11,8%
Всего доброго!