Масса осадка и соли из растворов сульфата меди(II) и гидроксида натрия
К порции 16%-го раствора сульфата меди (II) массой 250 г добавили порцию 50%-го раствора гидроксида натрия массой 20 г. Вычислите: а) массу образовавшегося осадка; б) массу образовавшейся соли в растворе; в) массовую долю образовавшейся соли в растворе; г) массу реагента, оставшегося в избытке; д) массовую долю в растворе реагента, оставшегося в избытке.
Дано
`m(text{р-ра } CuSO_4) = 250 text{ г}`
`ω(CuSO_4) = 16%`
`m(text{р-ра } NaOH) = 20 text{ г}`
`ω(NaOH) = 50%`
Найти
а)
`m(Cu(OH)_2) = text{ ?}`
б)
`m(Na_2SO_4) = text{ ?}`
в)
`ω(Na_2SO_4) = text{ ?}`
г)
`m_text{изб.}(реагента) = text{ ?}`
д)
`ω_text{изб.}(реагента) = text{ ?}`
Решение
Запишем уравнение реакции:
`2NaOH + CuSO_4 = Cu(OH)_2 text{↓} + Na_2SO_4`
Найдём массы чистых реагентов в исходных растворах:
`m(CuSO_4) = (ω(CuSO_4) * m(text{р-ра } CuSO_4)) / 100 = (16 * 250) / 100 = 40 text{ г}`
`m(NaOH) = (ω(NaOH) * m(text{р-ра } NaOH)) / 100 = (50 * 20) / 100 = 10 text{ г}`
Найдём количества веществ реагентов:
`n(CuSO_4) = (m(CuSO_4)) / (M(CuSO_4)) = 40 / 160 = 0.25 text{ моль}`
`n(NaOH) = (m(NaOH)) / (M(NaOH)) = 10 / 40 = 0.25 text{ моль}`
По уравнению реакции для 0.25 моль NaOH требуется 0.125 моль CuSO₄. У нас 0.25 моль CuSO₄, значит CuSO₄ в избытке. NaOH в недостатке, расчёт ведём по нему.
а)
Согласно уравнению реакции, количество вещества Cu(OH)₂ в 2 раза меньше количества NaOH:
`n(Cu(OH)_2) = (n(NaOH)) / 2 = 0.25 / 2 = 0.125 text{ моль}`
Найдём массу осадка:
`m(Cu(OH)_2) = n(Cu(OH)_2) * M(Cu(OH)_2) = 0.125 * 98 = 12.25 text{ г}`
б)
Согласно уравнению реакции, количество вещества Na₂SO₄ в 2 раза меньше количества NaOH:
`n(Na_2SO_4) = (n(NaOH)) / 2 = 0.25 / 2 = 0.125 text{ моль}`
Найдём массу образовавшейся соли в растворе:
`m(Na_2SO_4) = n(Na_2SO_4) * M(Na_2SO_4) = 0.125 * 142 = 17.75 text{ г}`
в)
Найдём массу конечного раствора. Из общей массы исходных растворов вычитаем массу выпавшего осадка:
`m_text{итог.}(р-ра) = m(text{р-ра } CuSO_4) + m(text{р-ра } NaOH) - m(Cu(OH)_2) = 250 + 20 - 12.25 = 257.75 text{ г}`
Вычислим массовую долю сульфата натрия в конечном растворе:
`ω(Na_2SO_4) = (100 * m(Na_2SO_4)) / (m_text{итог.}(р-ра)) = (100 * 17.75) / 257.75 = 6.887%`
г)
Количество прореагировавшего CuSO₄ равно количеству образовавшегося Cu(OH)₂:
`n_text{прореаг.}(CuSO_4) = n(Cu(OH)_2) = 0.125 text{ моль}`
Количество непрореагировавшего CuSO₄:
`n_text{изб.}(CuSO_4) = n(CuSO_4) - n_text{прореаг.}(CuSO_4) = 0.25 - 0.125 = 0.125 text{ моль}`
Найдём массу избытка сульфата меди(II):
`m_text{изб.}(CuSO_4) = n_text{изб.}(CuSO_4) * M(CuSO_4) = 0.125 * 160 = 20 text{ г}`
д)
Вычислим массовую долю избыточного сульфата меди(II) в конечном растворе:
`ω_text{изб.}(CuSO_4) = (100 * m_text{изб.}(CuSO_4)) / (m_text{итог.}(р-ра)) = (100 * 20) / 257.75 = 7.759%`
Ответ
а)
`m(Cu(OH)_2) = 12.25 text{ г}`
б)
`m(Na_2SO_4) = 17.75 text{ г}`
в)
`ω(Na_2SO_4) = 6.887%`
г)
`m_text{изб.}(CuSO_4) = 20 text{ г}`
д)
`ω_text{изб.}(CuSO_4) = 7.759%`