Номер 4, страница 134 - гдз по химии 11 класс учебник Рудзитис, Фельдман

Подумайте, ответьте, выполните.... Параграф 28. Общий обзор металлических элементов Б-групп. Глава VI. Металлы - номер 4, страница 134.

Условие.

4. Через 1 л 18 %-ного раствора сульфата меди(II) (плотность 1,12 $\text{г/см}^3$) пропустили 23,2 л сероводорода (н. у.). Какое вещество выпало в осадок? Чему равна его масса?

Решение.

Решение 2.

Дано:

$V_{р-ра}(CuSO_4) = 1$ л
$\omega(CuSO_4) = 18 \% = 0.18$
$\rho_{р-ра}(CuSO_4) = 1.12$ г/см³
$V(H_2S) = 23.2$ л (н. у.)

Перевод в СИ:
$V_{р-ра}(CuSO_4) = 1 \text{ л} = 0.001 \text{ м}^3$
$\rho_{р-ра}(CuSO_4) = 1.12 \text{ г/см}^3 = 1120 \text{ кг/м}^3$
$V(H_2S) = 23.2 \text{ л} = 0.0232 \text{ м}^3$

Найти:

Вещество в осадке - ?
$m(осадка)$ - ?

Решение:

1. Запишем уравнение реакции между сульфатом меди(II) и сероводородом. В результате реакции обмена образуется нерастворимый в воде и кислотах сульфид меди(II), который выпадает в осадок, и серная кислота:

$CuSO_4 + H_2S \rightarrow CuS \downarrow + H_2SO_4$

Таким образом, вещество, выпавшее в осадок – это сульфид меди(II) ($CuS$).

2. Для определения массы осадка необходимо рассчитать количество вещества (в молях) каждого из реагентов, чтобы определить, какой из них находится в недостатке (является лимитирующим).

3. Рассчитаем количество вещества сульфата меди(II) ($n(CuSO_4)$).
Сначала найдем массу раствора сульфата меди(II), зная его объем и плотность. Объем 1 л равен 1000 см³.
$m_{р-ра} = V_{р-ра} \times \rho_{р-ра} = 1000 \text{ см}^3 \times 1.12 \text{ г/см}^3 = 1120 \text{ г}$
Теперь найдем массу чистого сульфата меди(II) в этом растворе:
$m(CuSO_4) = m_{р-ра} \times \omega(CuSO_4) = 1120 \text{ г} \times 0.18 = 201.6 \text{ г}$
Молярная масса сульфата меди(II) $M(CuSO_4)$:
$M(CuSO_4) = M(Cu) + M(S) + 4 \times M(O) = 63.5 \text{ г/моль} + 32 \text{ г/моль} + 4 \times 16 \text{ г/моль} = 159.5 \text{ г/моль}$
Количество вещества сульфата меди(II):
$n(CuSO_4) = \frac{m(CuSO_4)}{M(CuSO_4)} = \frac{201.6 \text{ г}}{159.5 \text{ г/моль}} \approx 1.264 \text{ моль}$

4. Рассчитаем количество вещества сероводорода ($n(H_2S)$), используя молярный объем газа при нормальных условиях ($V_m = 22.4$ л/моль):
$n(H_2S) = \frac{V(H_2S)}{V_m} = \frac{23.2 \text{ л}}{22.4 \text{ л/моль}} \approx 1.036 \text{ моль}$

5. Сравним количества веществ реагентов. Согласно уравнению реакции, $CuSO_4$ и $H_2S$ реагируют в мольном соотношении 1:1.
У нас есть $1.264 \text{ моль } CuSO_4$ и $1.036 \text{ моль } H_2S$.
Поскольку $n(H_2S) < n(CuSO_4)$ ($1.036 < 1.264$), сероводород находится в недостатке и является лимитирующим реагентом. Расчет массы продукта реакции (осадка) будем вести по сероводороду.

6. Рассчитаем массу выпавшего в осадок сульфида меди(II) ($CuS$).
По уравнению реакции, из 1 моль $H_2S$ образуется 1 моль $CuS$. Следовательно:
$n(CuS) = n(H_2S) \approx 1.036 \text{ моль}$
Молярная масса сульфида меди(II) $M(CuS)$:
$M(CuS) = M(Cu) + M(S) = 63.5 \text{ г/моль} + 32 \text{ г/моль} = 95.5 \text{ г/моль}$
Масса осадка $m(CuS)$:
$m(CuS) = n(CuS) \times M(CuS) = (\frac{23.2}{22.4}) \text{ моль} \times 95.5 \text{ г/моль} \approx 1.036 \text{ моль} \times 95.5 \text{ г/моль} \approx 98.9 \text{ г}$

Ответ: В осадок выпал сульфид меди(II) ($CuS$). Масса осадка равна 98,9 г.