Номер 3.49, страница 59, часть II - гдз по химии 8-9 класс задачник с помощником Гара, Габрусева

3.49. Оксид меди(II) обработали 120 г раствора уксусной кислоты (массовая доля кислоты равна 20%). Вычислите массу и количество вещества ацетата меди(II), образовавшегося при этой реакции.

Дано:

$m_{р-ра}(CH_3COOH) = 120 \text{ г}$
$\omega(CH_3COOH) = 20\%$

$m_{р-ра}(CH_3COOH) = 0.12 \text{ кг}$
$\omega(CH_3COOH) = 0.2$

Найти:

$m((CH_3COO)_2Cu) - ?$
$n((CH_3COO)_2Cu) - ?$

Решение:

В первую очередь запишем уравнение химической реакции между оксидом меди(II) и уксусной кислотой. Оксид меди(II) ($CuO$) является основным оксидом и вступает в реакцию с кислотами, образуя соль и воду. В данном случае продуктами реакции будут ацетат меди(II) и вода. Поскольку в условии задачи не указано количество оксида меди(II), будем считать, что он взят в избытке, и все расчеты вести по уксусной кислоте, которая является лимитирующим реагентом.

Сбалансированное уравнение реакции:

$CuO + 2CH_3COOH \rightarrow (CH_3COO)_2Cu + H_2O$

Далее вычислим массу чистой уксусной кислоты, содержащейся в 120 г 20%-го раствора, используя формулу для массовой доли вещества в растворе:

$m(CH_3COOH) = m_{р-ра}(CH_3COOH) \cdot \omega(CH_3COOH) = 120 \text{ г} \cdot 0.20 = 24 \text{ г}$

Теперь, зная массу уксусной кислоты, мы можем найти ее количество вещества (в молях). Для этого нам понадобится молярная масса уксусной кислоты ($M(CH_3COOH)$). Рассчитаем ее, используя относительные атомные массы элементов из периодической таблицы: $Ar(C)=12$, $Ar(H)=1$, $Ar(O)=16$.

$M(CH_3COOH) = 2 \cdot Ar(C) + 4 \cdot Ar(H) + 2 \cdot Ar(O) = 2 \cdot 12 + 4 \cdot 1 + 2 \cdot 16 = 60 \text{ г/моль}$

Количество вещества уксусной кислоты равно:

$n(CH_3COOH) = \frac{m(CH_3COOH)}{M(CH_3COOH)} = \frac{24 \text{ г}}{60 \text{ г/моль}} = 0.4 \text{ моль}$

Используя уравнение реакции, определим количество вещества ацетата меди(II), которое образуется. Из стехиометрических коэффициентов следует, что из 2 моль уксусной кислоты образуется 1 моль ацетата меди(II). Таким образом, их количества соотносятся как 2:1.

$n((CH_3COO)_2Cu) = \frac{1}{2} n(CH_3COOH) = \frac{1}{2} \cdot 0.4 \text{ моль} = 0.2 \text{ моль}$

Мы нашли одну из искомых величин — количество вещества ацетата меди(II).

Наконец, вычислим массу образовавшегося ацетата меди(II). Для этого сначала найдем его молярную массу, приняв относительную атомную массу меди $Ar(Cu)=64$.

$M((CH_3COO)_2Cu) = Ar(Cu) + 4 \cdot Ar(C) + 6 \cdot Ar(H) + 4 \cdot Ar(O) = 64 + 4 \cdot 12 + 6 \cdot 1 + 4 \cdot 16 = 64 + 48 + 6 + 64 = 182 \text{ г/моль}$

Теперь можем рассчитать массу ацетата меди(II):

$m((CH_3COO)_2Cu) = n((CH_3COO)_2Cu) \cdot M((CH_3COO)_2Cu) = 0.2 \text{ моль} \cdot 182 \text{ г/моль} = 36.4 \text{ г}$

Таким образом, мы нашли и вторую искомую величину.

Ответ: масса ацетата меди(II) $(CH_3COO)_2Cu$ равна 36,4 г, а количество вещества составляет 0,2 моль.