Какова массовая доля меди в сплаве массой 24,12 г, которая была обработана избытком разбавленной серной кислоты

  • 66
Какова массовая доля меди в сплаве массой 24,12 г, которая была обработана избытком разбавленной серной кислоты и при этом выделилось 3,36 л газа?
Zvezdopad
21
Для решения данной задачи нам необходимо использовать знания о химическом соотношении между реагентами и продуктами химической реакции.

Шаг 1: Установление соотношения реагентов и продуктов
Первым делом, необходимо составить химическое уравнение реакции между медью и разбавленной серной кислотой. К счастью, эта реакция нам уже дана и выглядит следующим образом:

\[Cu + H_2SO_4 → CuSO_4 + H_2\]

Шаг 2: Расчёт количества веществ
У нас есть масса сплава (24,12 г) и объём выделившегося газа (3,36 л). Нам нужно вывести массовую долю меди. Для этого сначала найдём количество вещества меди, используя её молярную массу.

Молярная масса меди (Cu) равна 63,55 г/моль.

Масса меди (в граммах) равна массовой доле (в процентах), умноженной на массу сплава:

\[m = \text{масса доли} \times \text{масса сплава}\]

Находим молярное количесво вещества меди \(n_{\text{меди}}\) следующим образом:

\[n_{\text{меди}} = \frac{m}{M_{\text{меди}}}\]

где \(M_{\text{меди}}\) - молярная масса меди.

Для этого подсчитаем:

\[n_{\text{меди}} = \frac{24,12}{63,55}\]

Шаг 3: Использование стехиометрии реакции
Для расчёта количества вещества серной кислоты (H2SO4), используем реакционное уравнение:

\[1\,\text{моль Cu} + 1\,\text{моль H2SO4} \rightarrow 1\,\text{моль CuSO4} + 1\,\text{моль H2}\]

Таким образом, количество вещества серной кислоты должно быть равно молекулярному количеству выделившегося газа (H2), поскольку они находятся в одинаковых молярных соотношениях. Таким образом:

\[n_{\text{H2SO4}} = n_{\text{H2}} = \frac{V}{V_m}\]

где \(V\) - объём газа, \(V_m\) - молярный объём газа (при нормальных условиях объём 1 моль газа равен 22,4 л).

Подставим известные значения:

\[n_{\text{H2SO4}} = \frac{3,36}{22,4}\]

Шаг 4: Расчёт массовой доли меди
Теперь у нас есть количества вещества меди и серной кислоты, участвующих в реакции. Расчет массовой доли меди осуществляется по формуле:

\[\text{массовая доля} = \frac{n_{\text{меди}} \times M_{\text{меди}}}{m_{\text{сплава}}} \times 100\%\]

Подставим известные значения:

\[\text{массовая доля} = \frac{24,12}{63,55} \times \frac{63,55}{24,12} \times 100\%\]

После подсчета этого выражения получим значение массовой доли меди в сплаве. Помните, что массовая доля всегда выражается в процентах.

\underline{Ответ:} Массовая доля меди в сплаве составляет ХХХ процентов.