Номер 1, страница 13, часть 2 - гдз по химии 10 класс учебник Оспанова, Аухадиева

1. При разложении нитрата меди (II) массой 47 г образовался твердый остаток, который растворим в серной кислоте. Вычислите массу медного купороса $CuSO_4 \cdot 5H_2O$, который может быть выделен из полученного раствора. Составьте уравнения всех осуществленных реакций.

Ответ: 62,5 г.

1. Дано:

$m(Cu(NO_3)_2) = 47$ г

Найти:

$m(CuSO_4 \cdot 5H_2O)$

Решение:

Для проведения расчетов примем следующие значения относительных атомных масс: $Ar(Cu) = 64$; $Ar(N) = 14$; $Ar(O) = 16$; $Ar(S) = 32$; $Ar(H) = 1$.

1. Запишем уравнение реакции термического разложения нитрата меди (II). При нагревании нитраты металлов средней активности (включая медь) разлагаются с образованием оксида металла, оксида азота (IV) и кислорода. Твердый остаток в данном случае — это оксид меди (II).

$2Cu(NO_3)_2 \xrightarrow{t^\circ} 2Cuo + 4NO_2\uparrow + O_2\uparrow$

2. Рассчитаем молярную массу нитрата меди (II):

$M(Cu(NO_3)_2) = Ar(Cu) + 2 \cdot (Ar(N) + 3 \cdot Ar(O)) = 64 + 2 \cdot (14 + 3 \cdot 16) = 64 + 2 \cdot 62 = 188$ г/моль.

3. Найдем количество вещества нитрата меди (II), которое разложилось:

$n(Cu(NO_3)_2) = \frac{m(Cu(NO_3)_2)}{M(Cu(NO_3)_2)} = \frac{47 \text{ г}}{188 \text{ г/моль}} = 0,25$ моль.

4. Согласно стехиометрии уравнения реакции разложения, из 2 моль $Cu(NO_3)_2$ образуется 2 моль $CuO$. Следовательно, количество вещества оксида меди (II) равно количеству вещества нитрата меди (II).

$n(CuO) = n(Cu(NO_3)_2) = 0,25$ моль.

5. Запишем уравнение реакции взаимодействия оксида меди (II) с серной кислотой. При этой реакции образуются сульфат меди (II) и вода.

$Cuo + H_2SO_4 \rightarrow CuSO_4 + H_2O$

6. По уравнению реакции, из 1 моль $CuO$ образуется 1 моль $CuSO_4$. Значит, количество вещества образовавшегося сульфата меди (II) равно количеству вещества оксида меди (II).

$n(CuSO_4) = n(CuO) = 0,25$ моль.

7. Сульфат меди (II) кристаллизуется из водного раствора в виде медного купороса, который является пентагидратом сульфата меди (II) $CuSO_4 \cdot 5H_2O$. Количество вещества медного купороса равно количеству вещества безводной соли.

$n(CuSO_4 \cdot 5H_2O) = n(CuSO_4) = 0,25$ моль.

8. Рассчитаем молярную массу медного купороса:

$M(CuSO_4 \cdot 5H_2O) = M(CuSO_4) + 5 \cdot M(H_2O) = (64 + 32 + 4 \cdot 16) + 5 \cdot (2 \cdot 1 + 16) = 160 + 5 \cdot 18 = 160 + 90 = 250$ г/моль.

9. Вычислим массу медного купороса, которую можно выделить из раствора:

$m(CuSO_4 \cdot 5H_2O) = n(CuSO_4 \cdot 5H_2O) \cdot M(CuSO_4 \cdot 5H_2O) = 0,25 \text{ моль} \cdot 250 \text{ г/моль} = 62,5$ г.

Уравнения всех осуществленных реакций:

$2Cu(NO_3)_2 \xrightarrow{t^\circ} 2Cuo + 4NO_2\uparrow + O_2\uparrow$

$Cuo + H_2SO_4 \rightarrow CuSO_4 + H_2O$

Ответ: масса медного купороса $CuSO_4 \cdot 5H_2O$, который может быть выделен из полученного раствора, составляет 62,5 г.