Какова была начальная масса (г) сульфата меди (II), если при реакции гидроксида натрия с сульфатом меди (II) образовался осадок, который при прокаливании превратился в черное вещество, а затем, при нагревании с углем, был получен металл? При полном рас...
Какова была начальная масса (г) сульфата меди (II), если при реакции гидроксида натрия с сульфатом меди (II) образовался осадок, который при прокаливании превратился в черное вещество, а затем, при нагревании с углем, был получен металл? При полном растворении этого металла в концентрированной серной кислоте выделилось 17,92 л (н.у.) оксида серы (IV) и образовалась вода. Учитывая, что все реакции проходили количественно, какое число (без единиц измерения) будет ответом?
Для решения этой задачи нам нужно пройти через несколько этапов, начиная с реакции сульфата меди (II) с гидроксидом натрия и заканчивая получением оксида серы (IV) при растворении меди в серной кислоте.
Шаг 1: Определим реакции
1. Реакция сульфата меди (II) с гидроксидом натрия:
CuSO4 + 2NaOH → Cu(OH)2 + Na2SO4
Здесь образуется осадок гидроксида меди (II) (Cu(OH)2).
2. Прокаливание гидроксида меди (II):
2Cu(OH)2 → 2CuO + 2H2O
Здесь гидроксид меди (II) превращается в оксид меди (II) (CuO), который имеет черный цвет.
3. Нагревание оксида меди с углем:
2CuO + C → 2Cu + CO2
Здесь мы получаем металл меди (Cu).
4. Реакция меди с концентрированной серной кислотой:
Cu + 2H2SO4 → CuSO4 + SO2 + 2H2O
При этом выделяется оксид серы (IV) (SO2) и образуется сульфат меди (II) и вода.
Шаг 2: Рассчитаем количество выделившегося SO2
По условию задачи, при полном растворении меди в серной кислоте выделилось 17,92 л SO2. Чтобы перевести объем газа в количество вещества, воспользуемся формулой:
n = V / Vm, где Vm = 22,4 л/моль (объем одного моля газа при нормальных условиях).
n(SO2) = 17,92 л / 22,4 л/моль ≈ 0,8 моль.
Шаг 3: Определим количество меди, необходимое для получения SO2
Из уравнения реакции видно, что на 1 моль меди (Cu) выделяется 1 моль SO2. Таким образом, для получения 0,8 моль SO2 нам потребуется 0,8 моль меди.
Шаг 4: Рассчитаем массу меди
Молярная масса меди (Cu) составляет 63,5 г/моль. Следовательно, масса меди, полученной из 0,8 моль, будет равна:
m(Cu) = n(Cu) * M(Cu) = 0,8 моль * 63,5 г/моль = 50,8 г.
Шаг 5: Определим начальную массу сульфата меди (II)
По уравнению реакции между сульфатом меди (II) и гидроксидом натрия, видно, что на 1 моль CuSO4 получается 1 моль Cu. Таким образом, для получения 0,8 моль меди нам потребуется 0,8 моль сульфата меди (II).
Молярная масса сульфата меди (II) (CuSO4) составляет 159,5 г/моль. Теперь рассчитаем массу сульфата меди (II):
m(CuSO4) = n(CuSO4) * M(CuSO4) = 0,8 моль * 159,5 г/моль = 127,6 г.
Ответ: Начальная масса сульфата меди (II) составляет 127,6.
