Номер 108, страница 204 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

7.108. Сероводород объёмом 0,112 л (н. у.) пропустили через 80 г 12%-го раствора хлорида меди(II). Рассчитайте массовую долю хлорида меди(II) в образовавшемся растворе.

Дано:
Объем сероводорода $V(H_2S) = 0,112$ л (н. у.)
Масса раствора хлорида меди(II) $m_{р-ра}(CuCl_2) = 80$ г
Массовая доля хлорида меди(II) $\omega_{исх}(CuCl_2) = 12\% = 0,12$

$V(H_2S) = 0,112 \text{ л} = 0,000112 \text{ м}^3$
$m_{р-ра}(CuCl_2) = 80 \text{ г} = 0,08 \text{ кг}$

Найти:
Массовую долю хлорида меди(II) в образовавшемся растворе $\omega_{кон}(CuCl_2)$

Решение:
1. Запишем уравнение реакции между сероводородом и хлоридом меди(II). При взаимодействии этих веществ образуется нерастворимый сульфид меди(II), который выпадает в осадок, и соляная кислота.
$H_2S + CuCl_2 \rightarrow CuS \downarrow + 2HCl$

2. Найдем количество вещества (моль) сероводорода, используя молярный объем газов при нормальных условиях ($V_m = 22,4$ л/моль).
$n(H_2S) = \frac{V(H_2S)}{V_m} = \frac{0,112 \text{ л}}{22,4 \text{ л/моль}} = 0,005 \text{ моль}$

3. Рассчитаем начальную массу и количество вещества хлорида меди(II) в растворе. Молярная масса $CuCl_2$ равна $M(CuCl_2) = 64 + 2 \cdot 35,5 = 135$ г/моль.
$m_{исх}(CuCl_2) = m_{р-ра}(CuCl_2) \cdot \omega_{исх}(CuCl_2) = 80 \text{ г} \cdot 0,12 = 9,6 \text{ г}$
$n_{исх}(CuCl_2) = \frac{m_{исх}(CuCl_2)}{M(CuCl_2)} = \frac{9,6 \text{ г}}{135 \text{ г/моль}} \approx 0,0711 \text{ моль}$

4. Определим, какое из веществ находится в недостатке (является лимитирующим реагентом). Согласно уравнению реакции, вещества реагируют в соотношении $1:1$.
$n(H_2S) = 0,005 \text{ моль}$
$n_{исх}(CuCl_2) \approx 0,0711 \text{ моль}$
Поскольку $0,005 < 0,0711$, сероводород находится в недостатке и прореагирует полностью. Расчеты будем вести по сероводороду.

5. Найдем массу хлорида меди(II), который прореагировал, и массу оставшегося в растворе $CuCl_2$.
Из уравнения реакции следует, что $n_{прореаг}(CuCl_2) = n(H_2S) = 0,005 \text{ моль}$.
$m_{прореаг}(CuCl_2) = n_{прореаг}(CuCl_2) \cdot M(CuCl_2) = 0,005 \text{ моль} \cdot 135 \text{ г/моль} = 0,675 \text{ г}$
$m_{кон}(CuCl_2) = m_{исх}(CuCl_2) - m_{прореаг}(CuCl_2) = 9,6 \text{ г} - 0,675 \text{ г} = 8,925 \text{ г}$

6. Рассчитаем массу конечного раствора. Исходная масса раствора (80 г) увеличится на массу поглощенного сероводорода и уменьшится на массу выпавшего в осадок сульфида меди(II).
Молярная масса $H_2S$: $M(H_2S) = 2 \cdot 1 + 32 = 34$ г/моль.
Масса прореагировавшего $H_2S$: $m(H_2S) = n(H_2S) \cdot M(H_2S) = 0,005 \text{ моль} \cdot 34 \text{ г/моль} = 0,17 \text{ г}$.
Молярная масса $CuS$: $M(CuS) = 64 + 32 = 96$ г/моль.
Масса образовавшегося осадка $CuS$: $n(CuS) = n(H_2S) = 0,005 \text{ моль}$.
$m(CuS) = n(CuS) \cdot M(CuS) = 0,005 \text{ моль} \cdot 96 \text{ г/моль} = 0,48 \text{ г}$.
Масса конечного раствора: $m_{кон.р-ра} = m_{исх.р-ра} + m(H_2S) - m(CuS) = 80 \text{ г} + 0,17 \text{ г} - 0,48 \text{ г} = 79,69 \text{ г}$.

7. Найдем массовую долю оставшегося хлорида меди(II) в конечном растворе.
$\omega_{кон}(CuCl_2) = \frac{m_{кон}(CuCl_2)}{m_{кон.р-ра}} = \frac{8,925 \text{ г}}{79,69 \text{ г}} \approx 0,112$

Ответ: массовая доля хлорида меди(II) в образовавшемся растворе составляет $11,2\%$.