Какова массовая доля медного купороса (CuSO4·5H2O) в конечном растворе после добавления смеси измельченного порошка

Yarost

54

Для решения этой задачи нам необходимо учитывать реакцию, происходящую между алюминием (Al), купритом (CuSO4) и гидроксидом железа (III) (Fe3O4).

Сначала определим, какие вещества реагируют между собой. Алюминий реагирует с купритом, образуя медь (Cu) и сульфат алюминия (Al2(SO4)3). Одновременно гидроксид железа (III) расщепляется на FeO и Fe2O3. Затем FeO реагирует с CuSO4, образуя FeSO4 и Cu.

У нас есть масса алюминия (4,32 г) и масса Fe3O4 (13,92 г), также нам дано, что их добавляют в раствор. Давайте сначала рассмотрим реакцию между алюминием и купритом.

1. Рассмотрим реакцию между алюминием и купритом:
2 Al + 3 CuSO4 → 3 Cu + Al2(SO4)3

Используя соотношение между массами, мы можем найти количество моль алюминия (n) по формуле:

n = m / M,

где m - масса вещества, а M - молярная масса.

Молярная масса алюминия (Al) равна 26,98 г/моль, поэтому:

n(Al) = 4,32 г / 26,98 г/моль = 0,16 моль алюминия.

Согласно уравнению реакции, соотношение между алюминием и купритом 2:3. Это означает, что 3 моль куприта реагируют с 2 молями алюминия.

Следовательно, количество моль куприта (n) рассчитывается по формуле:

n(CuSO4) = (2/3) * n(Al) = (2/3) * 0,16 моль = 0,1067 моль куприта.

Теперь нам нужно узнать массу куприта (CuSO4), к которой приводит это количество молей. Для этого нам понадобится молярная масса куприта.

Молярная масса CuSO4·5H2O равна сумме массы меди (63,55 г/моль), серы (32,07 г/моль), кислорода (16,00 г/моль), и 5 масс воды (5 * 18,02 г/моль).

M(CuSO4·5H2O) = 63,55 г/моль + 32,07 г/моль + 16,00 г/моль + 5 * 18,02 г/моль = 249,58 г/моль.

Теперь мы можем рассчитать массу куприта:

m = n * M = 0,1067 моль * 249,58 г/моль = 26,62 г куприта.

Таким образом, массовая доля медного купороса в конечном растворе будет:

массовая доля CuSO4·5H2O = (масса CuSO4·5H2O / масса конечного раствора) * 100%.

Масса конечного раствора будет суммой массы алюминия, массы Fe3O4 и массы куприта:

масса конечного раствора = масса Al + масса Fe3O4 + масса CuSO4·5H2O = 4,32 г + 13,92 г + 26,62 г = 44,86 г.

Теперь можно рассчитать массовую долю CuSO4·5H2O:

массовая доля CuSO4·5H2O = (26,62 г / 44,86 г) * 100% = 59,27%.

Таким образом, массовая доля медного купороса в конечном растворе составит приблизительно 59,27%.