Номер 14, страница 40 - гдз по химии 9 класс учебник Еремин, Кузьменко

14. При взаимодействии раствора сульфата меди(II) с железными опилками выделилось 7,68 г меди, что составляет $60\%$ от теоретически возможной массы. Сколько граммов $10\%$-го раствора сульфата меди(II) было использовано?

Дано:

$m_{практ.}(Cu) = 7,68$ г

$\eta = 60\% = 0,6$

$\omega(CuSO_4) = 10\% = 0,1$

Найти:

$m_{раствора}(CuSO_4)$ - ?

Решение:

1. Составим уравнение реакции взаимодействия сульфата меди(II) с железом. Железо как более активный металл вытесняет медь из раствора её соли:

$Fe + CuSO_4 \rightarrow FeSO_4 + Cu \downarrow$

Реакция протекает в молярном соотношении 1:1 между сульфатом меди(II) и медью.

2. Найдем теоретически возможную массу меди, которая могла бы выделиться при 100% выходе. Практическая масса меди составляет 60% от теоретической.

$\eta = \frac{m_{практ.}(Cu)}{m_{теор.}(Cu)} \times 100\%$

$m_{теор.}(Cu) = \frac{m_{практ.}(Cu)}{\eta} = \frac{7,68 \text{ г}}{0,6} = 12,8 \text{ г}$

3. Вычислим количество вещества (число моль) теоретически возможной массы меди. Молярная масса меди $M(Cu) \approx 64 \text{ г/моль}$.

$n(Cu) = \frac{m_{теор.}(Cu)}{M(Cu)} = \frac{12,8 \text{ г}}{64 \text{ г/моль}} = 0,2 \text{ моль}$

4. Согласно уравнению реакции, количество вещества сульфата меди(II) равно количеству вещества выделившейся меди:

$n(CuSO_4) = n(Cu) = 0,2 \text{ моль}$

5. Найдем массу сульфата меди(II), которая содержалась в исходном растворе. Для этого вычислим молярную массу $CuSO_4$.

$M(CuSO_4) = M(Cu) + M(S) + 4 \cdot M(O) = 64 + 32 + 4 \cdot 16 = 160 \text{ г/моль}$

Теперь найдем массу $CuSO_4$:

$m(CuSO_4) = n(CuSO_4) \cdot M(CuSO_4) = 0,2 \text{ моль} \cdot 160 \text{ г/моль} = 32 \text{ г}$

6. Зная массу чистого вещества и его массовую долю в растворе (10%), найдем массу всего раствора:

$\omega(CuSO_4) = \frac{m(CuSO_4)}{m_{раствора}(CuSO_4)}$

$m_{раствора}(CuSO_4) = \frac{m(CuSO_4)}{\omega(CuSO_4)} = \frac{32 \text{ г}}{0,1} = 320 \text{ г}$

Ответ: было использовано 320 г 10%-го раствора сульфата меди(II).