Номер 7, страница 102 - гдз по химии 11 класс учебник Габриелян, Остроумов

Глава 3. Дисперсные системы и растворы. Параграф 14. Грубодисперсные системы - номер 7, страница 102.

Условие.

7. Бордоская смесь, применяемая в сельском хозяйстве, представляет собой грубодисперсную систему — суспензию. Её получают смешиванием раствора медного купороса с негашёной известью. Напишите молекулярное и ионное уравнения реакций. Определите, в каком массовом соотношении необходимо брать оба компонента смеси.

Решение.

Решение 2.

Бордоская смесь — это суспензия, которую получают смешиванием раствора медного купороса (сульфата меди(II)) и известкового молока (суспензии гидроксида кальция). Известковое молоко, в свою очередь, получают при взаимодействии негашёной извести (оксида кальция, $CaO$) с водой. Таким образом, процесс можно описать двумя последовательными реакциями:

1. Гашение извести: $CaO + H_2O \rightarrow Ca(OH)_2$
2. Реакция обмена: $CuSO_4 + Ca(OH)_2 \rightarrow Cu(OH)_2\downarrow + CaSO_4\downarrow$

Основной реакцией, описывающей образование действующих веществ бордоской смеси, является вторая реакция.

Молекулярное и ионное уравнения реакций

Реакция между сульфатом меди(II) и гидроксидом кальция является реакцией ионного обмена. В результате образуются два малорастворимых вещества: гидроксид меди(II) голубого цвета и сульфат кальция белого цвета, которые и составляют суспензию.

Молекулярное уравнение:

$$CuSO_4 + Ca(OH)_2 \rightarrow Cu(OH)_2\downarrow + CaSO_4\downarrow$$

Для составления ионного уравнения необходимо учесть, что сульфат меди(II) является растворимой солью, а гидроксид кальция — малорастворимым основанием (но его растворенная часть полностью диссоциирует). Продукты реакции — нерастворимые вещества.

Полное ионное уравнение:

$$Cu^{2+} + SO_4^{2-} + Ca^{2+} + 2OH^{-} \rightarrow Cu(OH)_2\downarrow + CaSO_4\downarrow$$

Так как все ионы на левой стороне уравнения участвуют в образовании осадков и не остаются в растворе в качестве "ионов-наблюдателей", сокращённое ионное уравнение будет идентично полному.

Ответ: Молекулярное уравнение: $CuSO_4 + Ca(OH)_2 \rightarrow Cu(OH)_2\downarrow + CaSO_4\downarrow$. Полное и сокращённое ионные уравнения совпадают: $Cu^{2+} + SO_4^{2-} + Ca^{2+} + 2OH^{-} \rightarrow Cu(OH)_2\downarrow + CaSO_4\downarrow$.

Определение массового соотношения компонентов

Для определения массового соотношения исходных компонентов (медного купороса и негашёной извести) необходимо использовать стехиометрические коэффициенты из уравнения реакции и молярные массы веществ. В сельском хозяйстве под медным купоросом обычно понимают пентагидрат сульфата меди(II) ($CuSO_4 \cdot 5H_2O$), а негашёная известь — это оксид кальция ($CaO$).

Дано:

Компонент 1: медный купорос $CuSO_4 \cdot 5H_2O$

Компонент 2: негашёная известь $CaO$

Найти:

Массовое соотношение $m(CuSO_4 \cdot 5H_2O) : m(CaO)$

Решение:

Согласно уравнению реакции $CuSO_4 + Ca(OH)_2 \rightarrow Cu(OH)_2\downarrow + CaSO_4\downarrow$, сульфат меди и гидроксид кальция реагируют в мольном соотношении 1:1.

$$n(CuSO_4) : n(Ca(OH)_2) = 1 : 1$$

Поскольку 1 моль $CaO$ даёт 1 моль $Ca(OH)_2$, а 1 моль $CuSO_4 \cdot 5H_2O$ содержит 1 моль $CuSO_4$, то для полного протекания реакции необходимо взять исходные вещества в мольном соотношении 1:1.

$$n(CuSO_4 \cdot 5H_2O) : n(CaO) = 1 : 1$$

Рассчитаем молярные массы исходных компонентов, используя округлённые значения относительных атомных масс: $Ar(Cu) = 64$, $Ar(S) = 32$, $Ar(O) = 16$, $Ar(Ca) = 40$, $Ar(H) = 1$.

Молярная масса медного купороса (пентагидрата сульфата меди(II)):

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

Молярная масса негашёной извести (оксида кальция):

$$M(CaO) = 40 + 16 = 56 \text{ г/моль}$$

Массовое соотношение компонентов равно соотношению их молярных масс (поскольку их количества вещества равны):

$$m(CuSO_4 \cdot 5H_2O) : m(CaO) = M(CuSO_4 \cdot 5H_2O) : M(CaO) = 250 : 56$$

Сократим полученное соотношение, разделив обе части на их наибольший общий делитель (2):

$$250 : 56 = 125 : 28$$

Это соотношение приблизительно равно $4.46 : 1$.

Ответ: Для приготовления бордоской смеси необходимо брать медный купорос ($CuSO_4 \cdot 5H_2O$) и негашёную известь ($CaO$) в массовом соотношении $125 : 28$.