Какова массовая доля CuSO4 в растворе после реакции окисления меди(II) со серной кислотой и погружения железной

Добрый_Ангел

60

Данная задача связана с реакцией окисления меди(II) со серной кислотой и погружением железной пластинки. Для начала напишем уравнения реакции согласно задаче:

\[2Cu + 4H_2SO_4 → CuSO_4 + SO_2 + 2H_2O \]
\[Fe + H_2SO_4 → FeSO_4 + H_2 \]

Из уравнения первой реакции можно увидеть, что между 2 моль меди и 1 моль CuSO4 имеется соотношение 2:1. Это значит, что для превращения 1 моль меди в 1 моль CuSO4 необходимо 2 моля серной кислоты.

Теперь перейдем к расчетам. Из условия даны масса CuO и масса серной кислоты. Масса CuO равна 12,0 г, а масса серной кислоты составляет 200 г с концентрацией 9,8%.

Для начала рассчитаем количество серной кислоты в граммах. Для этого умножим массу серной кислоты на ее концентрацию:

\[ масса H_2SO_4 = 200 г \cdot 0.098 = 19.6 г \]

Теперь рассчитаем количество молей серной кислоты. Для этого воспользуемся молярной массой серной кислоты, которая равна сумме масс атомов серы, кислорода и водорода:

\[ молярная \ масса \ H_2SO_4 = 2 \cdot Ar(S) + 4 \cdot Ar(O) + 2 \cdot Ar(H) = 2 \cdot 32.1 + 4 \cdot 16 + 2 \cdot 1 = 98.1 \ \frac{г}{моль} \]

\[ количество \ молей \ H_2SO_4 = \frac{масса \ H_2SO_4}{молярная \ масса \ H_2SO_4} = \frac{19.6 г}{98.1 \ \frac{г}{моль}} \approx 0.20 \ моль \]

Теперь рассчитаем количество молей меди, используя соотношение 2:1:

\[ количество \ молей \ Cu = 2 \cdot количество \ молей \ H_2SO_4 = 2 \cdot 0.20 \ моль = 0.40 \ моль \]

Рассчитаем массу CuSO4, зная что 1 моль CuSO4 весит 159,6 г:

\[ масса \ CuSO_4 = количество \ молей \ CuSO_4 \cdot молярная \ масса \ CuSO_4 = 0.40 \ моль \cdot 159.6 \ \frac{г}{моль} \approx 63.8 \ г \]

Таким образом, массовая доля CuSO4 в растворе после реакции окисления меди(II) со серной кислотой и погружения железной пластинки составляет примерно 63.8 г.