Номер 1, страница 81 - гдз по химии 11 класс учебник Рудзитис, Фельдман

Подумайте, ответьте, выполните.... Параграф 17. Способы выражения концентрации растворов. Глава IV. Растворы - номер 1, страница 81.

Условие.

1. Из 400 мл 20 %-ного (по массе) раствора сульфата меди(II) (плотность $1,19 \, \text{г/мл}$) при понижении температуры выпал осадок кристаллогидрата $\text{CuSO}_4 \cdot 5\text{H}_2\text{O}$ массой 50 г. Чему равна массовая доля сульфата меди(II) в оставшемся растворе?

Решение.

Решение 2.

Дано:

V(раствора CuSO₄) = 400 мл

w₁(CuSO₄) = 20% = 0,20

ρ(раствора) = 1,19 г/мл

m(осадка CuSO₄ · 5H₂O) = 50 г

Найти:

w₂(CuSO₄) — ?

Решение:

1. Найдем массу исходного раствора сульфата меди(II), используя формулу массы через объем и плотность:

$m = V \cdot \rho$

$m_1(\text{раствора}) = 400 \text{ мл} \cdot 1,19 \text{ г/мл} = 476 \text{ г}$

2. Рассчитаем массу сульфата меди(II) в исходном растворе:

$m(\text{вещества}) = m(\text{раствора}) \cdot w(\text{вещества})$

$m_1(\text{CuSO}_4) = 476 \text{ г} \cdot 0,20 = 95,2 \text{ г}$

3. При понижении температуры в осадок выпадает кристаллогидрат $CuSO_4 \cdot 5H_2O$. Это означает, что из раствора уходит как соль ($CuSO_4$), так и вода ($H_2O$). Рассчитаем, какая масса безводного сульфата меди(II) содержится в 50 г выпавшего кристаллогидрата. Для этого найдем молярные массы безводной соли и кристаллогидрата.

Относительные атомные массы: $Ar(Cu) = 64$, $Ar(S) = 32$, $Ar(O) = 16$, $Ar(H) = 1$.

$M(\text{CuSO}_4) = 64 + 32 + 4 \cdot 16 = 160 \text{ г/моль}$

$M(\text{CuSO}_4 \cdot 5\text{H}_2\text{O}) = 160 + 5 \cdot (2 \cdot 1 + 16) = 160 + 5 \cdot 18 = 250 \text{ г/моль}$

4. Найдем массовую долю безводного сульфата меди(II) в кристаллогидрате:

$w(\text{CuSO}_4 \text{ в крист.}) = \frac{M(\text{CuSO}_4)}{M(\text{CuSO}_4 \cdot 5\text{H}_2\text{O})} = \frac{160 \text{ г/моль}}{250 \text{ г/моль}} = 0,64$

5. Теперь рассчитаем массу $CuSO_4$, которая ушла в осадок:

$m(\text{CuSO}_4 \text{ в осадке}) = m(\text{осадка}) \cdot w(\text{CuSO}_4 \text{ в крист.})$

$m(\text{CuSO}_4 \text{ в осадке}) = 50 \text{ г} \cdot 0,64 = 32 \text{ г}$

6. Определим массу раствора, оставшегося после выпадения осадка. Масса раствора уменьшилась на массу всего выпавшего кристаллогидрата:

$m_2(\text{раствора}) = m_1(\text{раствора}) - m(\text{осадка})$

$m_2(\text{раствора}) = 476 \text{ г} - 50 \text{ г} = 426 \text{ г}$

7. Определим массу сульфата меди(II), оставшуюся в растворе:

$m_2(\text{CuSO}_4) = m_1(\text{CuSO}_4) - m(\text{CuSO}_4 \text{ в осадке})$

$m_2(\text{CuSO}_4) = 95,2 \text{ г} - 32 \text{ г} = 63,2 \text{ г}$

8. Наконец, рассчитаем массовую долю сульфата меди(II) в оставшемся растворе:

$w_2(\text{CuSO}_4) = \frac{m_2(\text{CuSO}_4)}{m_2(\text{раствора})}$

$w_2(\text{CuSO}_4) = \frac{63,2 \text{ г}}{426 \text{ г}} \approx 0,14836$

Переведем в проценты: $0,14836 \cdot 100\% \approx 14,84\%$.

Ответ: массовая доля сульфата меди(II) в оставшемся растворе равна 14,84%.