Номер 3, страница 95 - гдз по химии 9 класс учебник Усманова, Сакарьянова

3. Определите объем раствора соляной кислоты ( $\omega$ = 16%, $\rho$ = 1,078 г/мл), необходимой для полного растворения смеси карбоната и гидроксида меди (II), массой 22,93 г, где гидроксид составляет 30,63%.

Ответ: 84,6 мл.

Дано:

$ω(HCl) = 16\% = 0.16$

$ρ(р-ра \, HCl) = 1.078 \, г/мл$

$m(смеси) = 22.93 \, г$

$ω(Cu(OH)_2 \, в \, смеси) = 30.63\% = 0.3063$

Найти:

$V(р-ра \, HCl) - ?$

Решение:

1. Запишем уравнения химических реакций растворения карбоната меди (II) и гидроксида меди (II) в соляной кислоте:

$Cu(OH)_2 + 2HCl \rightarrow CuCl_2 + 2H_2O$

$CuCO_3 + 2HCl \rightarrow CuCl_2 + H_2O + CO_2\uparrow$

2. Рассчитаем молярные массы веществ, используя округленные атомные массы: $Ar(Cu) = 64 \, г/моль$, $Ar(O) = 16 \, г/моль$, $Ar(H) = 1 \, г/моль$, $Ar(C) = 12 \, г/моль$, $Ar(Cl) = 35.5 \, г/моль$.

$M(Cu(OH)_2) = 64 + 2 \cdot (16 + 1) = 98 \, г/моль$

$M(CuCO_3) = 64 + 12 + 3 \cdot 16 = 124 \, г/моль$

$M(HCl) = 1 + 35.5 = 36.5 \, г/моль$

3. Найдем массы каждого компонента в исходной смеси.

Масса гидроксида меди (II):

$m(Cu(OH)_2) = m(смеси) \cdot ω(Cu(OH)_2) = 22.93 \, г \cdot 0.3063 \approx 7.023 \, г$

Масса карбоната меди (II):

$m(CuCO_3) = m(смеси) - m(Cu(OH)_2) = 22.93 \, г - 7.023 \, г = 15.907 \, г$

4. Рассчитаем количество вещества (в молях) для каждого компонента смеси.

$n(Cu(OH)_2) = \frac{m(Cu(OH)_2)}{M(Cu(OH)_2)} = \frac{7.023 \, г}{98 \, г/моль} \approx 0.07166 \, моль$

$n(CuCO_3) = \frac{m(CuCO_3)}{M(CuCO_3)} = \frac{15.907 \, г}{124 \, г/моль} \approx 0.12828 \, моль$

5. По уравнениям реакций определим общее количество вещества соляной кислоты, необходимое для полного растворения смеси. Из уравнений видно, что на 1 моль каждого из веществ (гидроксида и карбоната меди) требуется 2 моль HCl.

Количество HCl для реакции с $Cu(OH)_2$:

$n_1(HCl) = 2 \cdot n(Cu(OH)_2) = 2 \cdot 0.07166 \, моль = 0.14332 \, моль$

Количество HCl для реакции с $CuCO_3$:

$n_2(HCl) = 2 \cdot n(CuCO_3) = 2 \cdot 0.12828 \, моль = 0.25656 \, моль$

Общее количество вещества HCl:

$n_{общ}(HCl) = n_1(HCl) + n_2(HCl) = 0.14332 \, моль + 0.25656 \, моль = 0.39988 \, моль \approx 0.400 \, моль$

6. Найдем массу чистой соляной кислоты.

$m(HCl) = n_{общ}(HCl) \cdot M(HCl) = 0.400 \, моль \cdot 36.5 \, г/моль = 14.6 \, г$

7. Рассчитаем массу 16%-го раствора соляной кислоты.

$m(р-ра \, HCl) = \frac{m(HCl)}{ω(HCl)} = \frac{14.6 \, г}{0.16} = 91.25 \, г$

8. Наконец, найдем объем раствора соляной кислоты, используя его плотность.

$V(р-ра \, HCl) = \frac{m(р-ра \, HCl)}{ρ(р-ра \, HCl)} = \frac{91.25 \, г}{1.078 \, г/мл} \approx 84.647 \, мл$

Округляя до одного знака после запятой, получаем 84.6 мл.

Ответ: 84,6 мл.