Номер 2, страница 110, часть 2 - гдз по химии 11 класс учебник Оспанова, Аухадиева

2. Вещество, полученное при прокаливании $1,28 \text{ г}$ меди в струе кислорода, обработали $4\%$-ным раствором (плотность $1,02 \text{ г/см}^3$) кислоты. Вычислите, какой объем кислоты израсходовали и какова масса хлорида меди (II).

Ответ: $35,78 \text{ см}^3 \text{ HCl}$, $2,7 \text{ г } \text{CuCl}_2$.

Дано:

$m(\text{Cu}) = 1,28 \text{ г}$

$w(\text{кислоты}) = 4\% = 0,04$

$\rho(\text{раствора кислоты}) = 1,02 \text{ г/см}^3$

Перевод в систему СИ:

$m(\text{Cu}) = 1,28 \text{ г} = 1,28 \cdot 10^{-3} \text{ кг}$

$\rho(\text{раствора кислоты}) = 1,02 \text{ г/см}^3 = 1020 \text{ кг/м}^3$

Найти:

$V(\text{раствора кислоты}) - ?$

$m(\text{CuCl}_2) - ?$

Решение:

1. Сначала запишем уравнение реакции прокаливания меди в струе кислорода. При этом образуется оксид меди(II):

$2\text{Cu} + \text{O}_2 \rightarrow 2\text{CuO}$

2. Найдем количество вещества меди, используя молярную массу меди, которая приблизительно равна $M(\text{Cu}) \approx 64 \text{ г/моль}$.

$n(\text{Cu}) = \frac{m(\text{Cu})}{M(\text{Cu})} = \frac{1,28 \text{ г}}{64 \text{ г/моль}} = 0,02 \text{ моль}$

3. По уравнению реакции, из 2 моль меди образуется 2 моль оксида меди(II). Следовательно, количество вещества оксида меди(II) равно количеству вещества меди:

$n(\text{CuO}) = n(\text{Cu}) = 0,02 \text{ моль}$

4. Далее, полученный оксид меди(II) обработали раствором кислоты. Так как в продуктах реакции указан хлорид меди(II) ($\text{CuCl}_2$), значит, в качестве кислоты использовали соляную кислоту ($\text{HCl}$). Уравнение реакции:

$\text{CuO} + 2\text{HCl} \rightarrow \text{CuCl}_2 + \text{H}_2\text{O}$

Теперь, зная количество вещества оксида меди(II), мы можем рассчитать массу образовавшегося хлорида меди(II) и объем израсходованной кислоты.

какова масса хлорида меди (II)

Согласно второму уравнению реакции, на 1 моль оксида меди(II) образуется 1 моль хлорида меди(II). Таким образом, количество вещества $\text{CuCl}_2$ равно:

$n(\text{CuCl}_2) = n(\text{CuO}) = 0,02 \text{ моль}$

Вычислим молярную массу хлорида меди(II):

$M(\text{CuCl}_2) = M(\text{Cu}) + 2 \cdot M(\text{Cl}) \approx 64 + 2 \cdot 35,5 = 135 \text{ г/моль}$

Теперь найдем массу образовавшегося хлорида меди(II):

$m(\text{CuCl}_2) = n(\text{CuCl}_2) \cdot M(\text{CuCl}_2) = 0,02 \text{ моль} \cdot 135 \text{ г/моль} = 2,7 \text{ г}$

Ответ: масса хлорида меди (II) составляет 2,7 г.

какой объем кислоты израсходовали

Согласно второму уравнению реакции, на 1 моль оксида меди(II) расходуется 2 моль соляной кислоты. Значит, количество вещества $\text{HCl}$ равно:

$n(\text{HCl}) = 2 \cdot n(\text{CuO}) = 2 \cdot 0,02 \text{ моль} = 0,04 \text{ моль}$

Вычислим молярную массу хлороводорода:

$M(\text{HCl}) = M(\text{H}) + M(\text{Cl}) \approx 1 + 35,5 = 36,5 \text{ г/моль}$

Найдем массу чистого $\text{HCl}$, необходимого для реакции:

$m(\text{HCl}) = n(\text{HCl}) \cdot M(\text{HCl}) = 0,04 \text{ моль} \cdot 36,5 \text{ г/моль} = 1,46 \text{ г}$

Масса 4%-го раствора кислоты, содержащего 1,46 г $\text{HCl}$, вычисляется по формуле:

$m(\text{р-ра}) = \frac{m(\text{HCl})}{w(\text{HCl})} = \frac{1,46 \text{ г}}{0,04} = 36,5 \text{ г}$

Наконец, зная массу и плотность раствора, находим его объем:

$V(\text{р-ра}) = \frac{m(\text{р-ра})}{\rho(\text{р-ра})} = \frac{36,5 \text{ г}}{1,02 \text{ г/см}^3} \approx 35,784 \text{ см}^3$

Округляя до сотых, получаем $35,78 \text{ см}^3$.

Ответ: объем израсходованной кислоты составляет 35,78 см³.