Номер 62, страница 234 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

8.62. Определите массовые доли (в %) сульфида калия и сульфида алюминия в смеси, если при обработке 20 г этой смеси водой выделился газ, который полностью прореагировал с 480 г 10%-го раствора сульфата меди(II).

Дано:
Масса смеси ($K_2S$ и $Al_2S_3$): $m_{смеси} = 20 \text{ г}$
Масса раствора сульфата меди(II): $m_{р-ра(CuSO_4)} = 480 \text{ г}$
Массовая доля сульфата меди(II) в растворе: $\omega(CuSO_4) = 10\% = 0.1$

Найти:
Массовую долю сульфида калия: $\omega(K_2S) - ?$
Массовую долю сульфида алюминия: $\omega(Al_2S_3) - ?$

Решение:
При обработке смеси водой происходит реакция полного гидролиза сульфида алюминия с выделением сероводорода. Сульфид калия в этих условиях также может гидролизоваться, но эта реакция обратима, и в рамках данной задачи мы считаем, что весь выделившийся газ образовался только за счет реакции сульфида алюминия.

1. Уравнение реакции гидролиза сульфида алюминия:
$Al_2S_3 + 6H_2O \rightarrow 2Al(OH)_3 \downarrow + 3H_2S \uparrow$

2. Уравнение реакции выделившегося сероводорода с сульфатом меди(II):
$H_2S + CuSO_4 \rightarrow CuS \downarrow + H_2SO_4$

3. Рассчитаем массу чистого сульфата меди(II) в 480 г 10%-го раствора:
$m(CuSO_4) = m_{р-ра(CuSO_4)} \cdot \omega(CuSO_4) = 480 \text{ г} \cdot 0.1 = 48 \text{ г}$

4. Найдем количество вещества $CuSO_4$. Молярная масса $CuSO_4$ равна:
$M(CuSO_4) = 64 + 32 + 4 \cdot 16 = 160 \text{ г/моль}$
$n(CuSO_4) = \frac{m(CuSO_4)}{M(CuSO_4)} = \frac{48 \text{ г}}{160 \text{ г/моль}} = 0.3 \text{ моль}$

5. По уравнению реакции (2) видно, что $n(H_2S) = n(CuSO_4)$, так как стехиометрические коэффициенты равны 1.
$n(H_2S) = 0.3 \text{ моль}$

6. Теперь по уравнению реакции (1) найдем количество вещества $Al_2S_3$, которое прореагировало для образования 0.3 моль $H_2S$. Соотношение $n(Al_2S_3) : n(H_2S)$ равно 1:3.
$n(Al_2S_3) = \frac{1}{3} n(H_2S) = \frac{1}{3} \cdot 0.3 \text{ моль} = 0.1 \text{ моль}$

7. Рассчитаем массу $Al_2S_3$ в исходной смеси. Молярная масса $Al_2S_3$ равна:
$M(Al_2S_3) = 2 \cdot 27 + 3 \cdot 32 = 54 + 96 = 150 \text{ г/моль}$
$m(Al_2S_3) = n(Al_2S_3) \cdot M(Al_2S_3) = 0.1 \text{ моль} \cdot 150 \text{ г/моль} = 15 \text{ г}$

8. Найдем массовую долю $Al_2S_3$ в смеси:
$\omega(Al_2S_3) = \frac{m(Al_2S_3)}{m_{смеси}} \cdot 100\% = \frac{15 \text{ г}}{20 \text{ г}} \cdot 100\% = 75\%$

9. Масса сульфида калия $K_2S$ в смеси равна разности общей массы смеси и массы $Al_2S_3$:
$m(K_2S) = m_{смеси} - m(Al_2S_3) = 20 \text{ г} - 15 \text{ г} = 5 \text{ г}$

10. Найдем массовую долю $K_2S$ в смеси:
$\omega(K_2S) = \frac{m(K_2S)}{m_{смеси}} \cdot 100\% = \frac{5 \text{ г}}{20 \text{ г}} \cdot 100\% = 25\%$

Ответ: массовая доля сульфида алюминия в смеси составляет 75%, массовая доля сульфида калия – 25%.