Изменение массы магния в растворе сульфата меди(II)
В раствор сульфата меди (II) массой 400 г с массовой долей соли 20% поместили пластинку из магния массой 20 г. Пластинку вынули из раствора, когда ее масса стала равной 32 г. К оставшемуся раствору прилили избыток раствора гидроксида натрия. Вычислите массу образовавшегося осадка.
Дано
`m_text{исх.}(р-ра) = 400 text{ г}`
`ω_{исх.}(CuSO_4) = 20%`
`m_text{исх.}(Mg) = 20 text{ г}`
`m_text{итог.}(пластинки) = 32 text{ г}`
Найти
`m(осадка) = text{ ?}`
Решение
Запишем уравнения реакций:
`Mg + CuSO_4 = MgSO_4 + Cu text{↓}`
`MgSO_4 + 2NaOH = Mg(OH)_2 text{↓} + Na_2SO_4`
`CuSO_4 + 2NaOH = Cu(OH)_2 text{↓} + Na_2SO_4`
Найдём массу сульфата меди(II) в исходном растворе:
`m_{исх.}(CuSO_4) = (ω_{исх.}(CuSO_4)*m_text{исх.}(р-ра))/100 = (20*400)/100 = 80 text{ г}`
Найдём количество вещества сульфата меди(II):
`n_{исх.}(CuSO_4) = (m_{исх.}(CuSO_4))/(M(CuSO_4)) = 80/160 = 0.5 text{ моль}`
Пусть прореагировало x моль магния:
`n(Mg) = x`
Тогда по уравнению реакции:
`n(Mg) = n_{прореаг.}(CuSO_4) = n(Cu) = x`
Соответственно массы прореагировавших и образовавшихся веществ:
`m(Mg) = n(Mg)*M(Mg) = 24*x`
`m(Cu) = n(Cu)*M(Cu) = 64*x`
Изменение массы пластинки равно разности массы осаждённой меди и массы растворившегося магния:
`Δm(пластинки) = m_text{итог.}(пластинки) - m_text{исх.}(пластинки) = 32 - 20 = 12 text{ г}`
`Δm(пластинки) = m(Cu) - m(Mg)`
`64*x - 24*x = 40*x`
`40*x = 12`
`x = 0.3 text{ моль}`
Найдём количество вещества сульфата магния, образовавшегося в результате реакции:
`n(MgSO_4) = n(Mg) = 0.3 text{ моль}`
Найдём количество вещества оставшегося сульфата меди(II):
`n_{ост.}(CuSO_4) = n_{исх.}(CuSO_4) - n_{прореаг.}(CuSO_4) = 0.5 - 0.3 = 0.2 text{ моль}`
При добавлении избытка NaOH выпадают осадки Mg(OH)₂ и Cu(OH)₂:
`n(Mg(OH)_2) = n(MgSO_4) = 0.3 text{ моль}`
`n(Cu(OH)_2) = n_{ост.}(CuSO_4) = 0.2 text{ моль}`
Найдём массы осадков:
`m(Mg(OH)_2) = n(Mg(OH)_2)*M(Mg(OH)_2) = 0.3*58 = 17.4 text{ г}`
`m(Cu(OH)_2) = n(Cu(OH)_2)*M(Cu(OH)_2) = 0.2*98 = 19.6 text{ г}`
Общая масса осадка:
`m(осадка) = m(Mg(OH)_2) + m(Cu(OH)_2) = 17.4 + 19.6 = 37 text{ г}`
Ответ
`m(осадка) = 37 text{ г}`