Номер 100, страница 203 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

7.100. Через 200 г 9,1%-го раствора ацетата меди(II) пропустили сероводород до окончания выпадения осадка. Найдите массу осадка и массовую долю растворённого вещества в конечном растворе.

Дано:

$m_{р-ра}((CH_3COO)_2Cu) = 200 \text{ г}$

$\omega((CH_3COO)_2Cu) = 9,1\% = 0.091$

Найти:

$m_{осадка}$ - ?

$\omega_{конечн}$ - ?

Решение:

1. Запишем уравнение реакции, протекающей при пропускании сероводорода через раствор ацетата меди(II). Это реакция ионного обмена, в результате которой образуется нерастворимый в воде и уксусной кислоте черный осадок сульфида меди(II) и уксусная кислота:

$(CH_3COO)_2Cu + H_2S \rightarrow CuS\downarrow + 2CH_3COOH$

2. Рассчитаем массу чистого ацетата меди(II) в исходном растворе:

$m((CH_3COO)_2Cu) = m_{р-ра} \times \omega((CH_3COO)_2Cu) = 200 \text{ г} \times 0.091 = 18.2 \text{ г}$

3. Рассчитаем молярные массы веществ, участвующих в реакции. Для упрощения расчетов примем относительные атомные массы, округленные до целых чисел (C-12, H-1, O-16, S-32, Cu-64):

$M((CH_3COO)_2Cu) = 64 + 2 \times (12 \times 2 + 1 \times 3 + 16 \times 2) = 64 + 2 \times 59 = 182 \text{ г/моль}$

$M(CuS) = 64 + 32 = 96 \text{ г/моль}$

$M(CH_3COOH) = 12 \times 2 + 1 \times 4 + 16 \times 2 = 60 \text{ г/моль}$

$M(H_2S) = 1 \times 2 + 32 = 34 \text{ г/моль}$

4. Найдем количество вещества ацетата меди(II) в растворе:

$n((CH_3COO)_2Cu) = \frac{m((CH_3COO)_2Cu)}{M((CH_3COO)_2Cu)} = \frac{18.2 \text{ г}}{182 \text{ г/моль}} = 0.1 \text{ моль}$

5. По условию, сероводород пропускали до полного прекращения выпадения осадка. Это значит, что весь ацетат меди(II) прореагировал. Используя стехиометрические коэффициенты из уравнения реакции, найдем количество вещества продуктов и прореагировавшего сероводорода:

$n(CuS) = n((CH_3COO)_2Cu) = 0.1 \text{ моль}$

$n(CH_3COOH) = 2 \times n((CH_3COO)_2Cu) = 2 \times 0.1 = 0.2 \text{ моль}$

$n(H_2S)_{\text{прореаг.}} = n((CH_3COO)_2Cu) = 0.1 \text{ моль}$

6. Теперь мы можем найти массу выпавшего осадка (сульфида меди(II)):

$m_{осадка} = m(CuS) = n(CuS) \times M(CuS) = 0.1 \text{ моль} \times 96 \text{ г/моль} = 9.6 \text{ г}$

7. Далее найдем массовую долю растворенного вещества в конечном растворе. Новым растворенным веществом является уксусная кислота.

Найдем массу образовавшейся уксусной кислоты:

$m(CH_3COOH) = n(CH_3COOH) \times M(CH_3COOH) = 0.2 \text{ моль} \times 60 \text{ г/моль} = 12.0 \text{ г}$

Масса конечного раствора будет равна массе исходного раствора плюс масса поглощенного газа ($H_2S$) минус масса ушедшего из раствора осадка ($CuS$):

$m(H_2S)_{\text{прореаг.}} = n(H_2S)_{\text{прореаг.}} \times M(H_2S) = 0.1 \text{ моль} \times 34 \text{ г/моль} = 3.4 \text{ г}$

$m_{конечн. р-ра} = m_{исх. р-ра} + m(H_2S)_{\text{прореаг.}} - m_{осадка} = 200 \text{ г} + 3.4 \text{ г} - 9.6 \text{ г} = 193.8 \text{ г}$

Рассчитаем массовую долю уксусной кислоты в конечном растворе:

$\omega_{конечн}(CH_3COOH) = \frac{m(CH_3COOH)}{m_{конечн. р-ра}} \times 100\% = \frac{12.0 \text{ г}}{193.8 \text{ г}} \times 100\% \approx 6.19\%$

Ответ: масса осадка составляет 9,6 г, массовая доля растворенного вещества (уксусной кислоты) в конечном растворе равна 6,19%.