Масса вещества после прокаливания осадка
В раствор хлорида меди (II) массой 720 г с массовой долей соли 15% внесли кусочек цинка. Через некоторое время кусочек металла вынули из раствора, его масса уменьшилась на 0,6 г. Оставшийся после реакции раствор обработали избытком раствора гидроксида калия. Выпавший осадок отделили и прокалили. Определите массу вещества, образовавшегося после прокаливания.
Дано
`m_text{исх.}(р-ра) = 720 text{ г}`
`ω_text{исх.}(CuCl_2) = 15%`
`Δm(пластинки) = -0.6 text{ г}`
Найти
`m(CuO) = text{ ?}`
Решение
Запишем уравнения реакций:
`Zn + CuCl_2 = ZnCl_2 + Cu text{↓}`
`ZnCl_2 + 2KOH = Zn(OH)_2 text{↓} + 2KCl`
`Zn(OH)_2 + 2KOH = K_2[Zn(OH)_4]`
`CuCl_2 + 2KOH = Cu(OH)_2 text{↓} + 2KCl`
`Cu(OH)_2 = CuO + H_2O`
Найдём массу хлорида меди(II) в исходном растворе:
`m_text{исх.}(CuCl_2) = (ω_text{исх.}(CuCl_2)*m_text{исх.}(р-ра))/100 = (15*720)/100 = 108 text{ г}`
Найдём количество вещества хлорида меди(II):
`n_text{исх.}(CuCl_2) = (m_text{исх.}(CuCl_2))/(M(CuCl_2)) = 108/135 = 0.8 text{ моль}`
Пусть прореагировало x моль цинка:
`n(Zn) = x`
Тогда по уравнению реакции:
`n(Zn) = n_{прореаг.}(CuCl_2) = n(Cu) = x`
Соответственно массы прореагировавших и образовавшихся веществ:
`m(Zn) = n(Zn)*M(Zn) = 65*x`
`m(Cu) = n(Cu)*M(Cu) = 64*x`
Изменение массы пластинки равно разности массы осаждённой меди и массы растворившегося цинка:
`Δm(пластинки) = m(Cu) - m(Zn)`
`64*x - 65*x = -0.6`
`x = 0.6 text{ моль}`
Найдём количество вещества оставшегося хлорида меди(II):
`n_{ост.}(CuCl_2) = n_text{исх.}(CuCl_2) - n_{прореаг.}(CuCl_2) = 0.8 - 0.6 = 0.2 text{ моль}`
При добавлении избытка KOH цинк переходит в растворимый комплекс K₂[Zn(OH)₄], а медь выпадает в осадок Cu(OH)₂. Согласно уравнениям реакций:
`n(Cu(OH)_2) = n_{ост.}(CuCl_2) = 0.2 text{ моль}`
Согласно уравнению реакции разложения гидроксида меди(II):
`n(CuO) = n(Cu(OH)_2) = 0.2 text{ моль}`
Найдём массу оксида меди(II):
`m(CuO) = n(CuO)*M(CuO) = 0.2*80 = 16 text{ г}`
Ответ
`m(CuO) = 16 text{ г}`