Какая масса сульфида меди(II) была сожжена в атмосфере кислорода, если её навеска составляла 14,4 г? Какой объем газа

Taras

39

Решением задачи будет следующий план:

1. Найдем массу сульфида меди(II), которая была сожжена в атмосфере кислорода.
2. Найдем объем газа, выделенного на аноде после электролиза раствора.
3. Найдем массу полученного раствора после электролиза.
4. Рассчитаем массовые доли веществ в полученном растворе.

Теперь давайте приступим к решению задачи по шагам.

Шаг 1: Расчет массы сульфида меди(II), сожженного в атмосфере кислорода.

Уравнение реакции сгорания сульфида меди(II):

$$\begin{array}{rl}\text{CuS}+\frac{3}{2}{\text{O}}_2& \to \text{CuO}+{\text{SO}}_2\end{array}$$

По уравнению реакции видно, что для каждого моля сульфида меди(II) требуется $\frac{3}{2}$ моля кислорода.

Молярная масса сульфида меди(II) (CuS) вычисляется как сумма молярных масс меди (Cu) и серы (S):

$$\begin{array}{rl}\text{Молярная масса CuS}& =\text{Молярная масса Cu}+\text{Молярная масса S}\\ & =63.546\text{г/моль}+32.06\text{г/моль}\\ & =95.606\text{г/моль}\end{array}$$

Чтобы найти количество вещества (моли) сульфида меди(II), используем формулу:

$$\text{Количество вещества CuS}=\frac{\text{Масса CuS}}{\text{Молярная масса CuS}}$$

Подставим известные значения:

$$\text{Количество вещества CuS}=\frac{14.4\text{г}}{95.606\text{г/моль}}$$

Рассчитаем количество вещества CuS:

$$\text{Количество вещества CuS}\approx 0.1508\text{моль}$$

Теперь рассчитаем количество вещества кислорода:

$${\text{Количество вещества O}}_2=\frac{3}{2}\times \text{Количество вещества CuS}$$

$${\text{Количество вещества O}}_2=\frac{3}{2}\times 0.1508\text{моль}$$

$${\text{Количество вещества O}}_2\approx 0.2262\text{моль}$$

Молярная масса кислорода (O₂) равна 32.00 г/моль.

Теперь найдем массу кислорода (O₂):

$${\text{Масса O}}_2={\text{Количество вещества O}}_2\times {\text{Молярная масса O}}_2$$

$${\text{Масса O}}_2=0.2262\text{моль}\times 32.00\text{г/моль}$$

$${\text{Масса O}}_2\approx 7.236\text{г}$$

Ответ: Масса сульфида меди(II), сожженного в атмосфере кислорода, составляет около 7.236 г.

Шаг 2: Расчет объема газа, выделенного на аноде после электролиза раствора.

Уравнение реакции электролиза:

$$\text{2CuO}\to \text{2Cu}+{\text{O}}_2$$

По уравнению реакции видно, что для каждых 2 молей CuO выделяется 1 моль кислорода.

Так как после сжигания осталась масса сульфида меди(II), полученная в результате сжигания, рассчитаем количество вещества CuO с помощью его массы и молярной массы.

Молярная масса CuO составляет сумму молярных масс меди (Cu) и кислорода (O):

$$\begin{array}{rl}\text{Молярная масса CuO}& =\text{Молярная масса Cu}+\text{Молярная масса O}\\ & =63.546\text{г/моль}+16.00\text{г/моль}\\ & =79.546\text{г/моль}\end{array}$$

Чтобы найти количество вещества CuO, используем формулу:

$$\text{Количество вещества CuO}=\frac{\text{Масса CuO}}{\text{Молярная масса CuO}}$$

Подставим известные значения:

$$\text{Количество вещества CuO}=\frac{7.236\text{г}}{79.546\text{г/моль}}$$

Рассчитаем количество вещества CuO:

$$\text{Количество вещества CuO}\approx 0.0911\text{моль}$$

Теперь найдем количество вещества кислорода:

$${\text{Количество вещества O}}_2=\frac{1}{2}\times \text{Количество вещества CuO}$$

$${\text{Количество вещества O}}_2=\frac{1}{2}\times 0.0911\text{моль}$$

$${\text{Количество вещества O}}_2\approx 0.0456\text{моль}$$

Так как 1 моль газа при нормальных условиях занимает 22.4 литра, рассчитаем объем кислорода:

$${\text{Объем O}}_2={\text{Количество вещества O}}_2\times 22.4\text{л/моль}$$

$${\text{Объем O}}_2=0.0456\text{моль}\times 22.4\text{л/моль}$$

$${\text{Объем O}}_2\approx 1.02144\text{л}$$

Ответ: Объем газа, выделенного на аноде после электролиза раствора, составляет примерно 1.02144 литра.

Шаг 3: Расчет массы полученного раствора после электролиза.

Масса полученного раствора будет равна сумме массы остаточной массы сульфида меди(II) и массы кислорода, выделенного на аноде.

$$\text{Масса раствора}=\text{Масса CuS}+{\text{Масса O}}_2$$

$$\text{Масса раствора}=7.236\text{г}+1.02144\text{г}\approx 8.25744\text{г}$$

Ответ: Масса полученного раствора после электролиза составляет около 8.25744 г.

Шаг 4: Расчет массовых долей веществ в полученном растворе.

Для расчета массовых долей веществ в растворе, разделим массу каждого компонента на общую массу раствора и умножим на 100%.

Массовая доля CuS:

$$\text{Массовая доля CuS}=\frac{\text{Масса CuS}}{\text{Масса раствора}}\times 100\mathrm{\%}$$

$$\text{Массовая доля CuS}=\frac{7.236\text{г}}{8.25744\text{г}}\times 100\mathrm{\%}$$

$$\text{Массовая доля CuS}\approx 87.66\mathrm{\%}$$

Массовая доля O₂:

$${\text{Массовая доля O}}_2=\frac{{\text{Масса O}}_2}{\text{Масса раствора}}\times 100\mathrm{\%}$$

$${\text{Массовая доля O}}_2=\frac{1.02144\text{г}}{8.25744\text{г}}\times 100\mathrm{\%}$$

$${\text{Массовая доля O}}_2\approx 12.34\mathrm{\%}$$

Ответ: Массовая доля сульфида меди(II) в растворе составляет около 87.66%, а массовая доля кислорода составляет примерно 12.34%.