Для полного растворения 5,04 г смеси сульфидов меди(II) и железа(II) потребовалось 35,0 г горячей 70%-й серной кислоты. После окончания реакций к полученной смеси добавили 20 г воды, а в образовавшийся раствор опустили медную пластинку и выдержали её до прекращения изменения массы, после чего вынули из раствора. Определите массовые доли солей в конечном растворе. В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).
💡 Пошаговый разбор и решение:
1. Запишем уравнения реакций растворения сульфидов в серной кислоте:
$\ChemFormCuS + 4H_2SO_4 = CuSO_4 + 4SO_2\uparrow + 4H_2O$
$\ChemForm2FeS + 10H_2SO_4 = Fe_2 ( SO_4 ) _3 + 9SO_2\uparrow + 10H_2O$
2. Определим состав исходной смеси сульфидов:
$\it \nu\rm ( CuS ) = x моль, \nu\rm ( FeS ) = y моль$
$\it \nu\rm ( H_2SO_4 ) = 35,0 \cdot 0,7/98 = 0,25 моль$
Система уравнений для состава смеси:
$96x + 88y=5,04 ( масса смеси )$
$4x + 5y=0,25 ( количество \rm H_2SO_4 )$
$x= 0,025, y=0,03$
3. Запишем уравнение реакции с медью, и найдены массы солей в конечном растворе:
$\ChemFormCu + Fe_2 ( SO_4 ) _3 = CuSO_4 + 2FeSO_4$
$\it \nu\rm ( Fe_2 ( SO_4 ) _3 ) = \nu\rm ( FeS ) /2 = 0,015 моль$
$\it \nu\rm ( FeSO_4 ) = 0,015 \cdot 2 = 0,03 моль$
$\it \nu\rm ( CuSO_4 ) _общ = \nu\rm ( CuS ) + \nu\rm ( Fe_2 ( SO_4 ) _3 ) = 0,025 + 0,015= 0,04 моль$ $\it \nu\rm ( CuSO_4 ) _общ = \nu\rm ( CuS ) + \nu\rm ( Fe_2 ( SO_4 ) _3 ) =$
$= 0,025 + 0,015= 0,04 моль$
$\it m\rm ( FeSO_4 ) = 0,03 \cdot 152 = 4,56 г$
$\it m\rm ( CuSO_4 ) = 0,04 \cdot 160 = 6,40 г$
4. Рассчитаем масса раствора и найдем массовые доли солей в нем:
$\it m\rm ( р - ра ) = \it m\rm ( FeSO_4 ) + \it m\rm ( CuSO_4 ) + \it m\rm ( H_2O )$
$\it m\rm ( р - ра ) = 4,56 + 6,40 + ( 35 \cdot 0,3 + 0,25 \cdot 18 + 20 ) = 45,96 г$
(при растворении смеси $\nu\rm ( H_2O ) = \nu\rm ( H_2SO_4 ) = 0,25 моль )$
$\it \omega\rm ( FeSO_4 ) = 4,56/45,96 \cdot 100\% = 9,9\%$
$\it \omega\rm ( CuSO_4 ) = 6,40/45,96 \cdot 100\% = 13,9\%$
$\ChemFormCuS + 4H_2SO_4 = CuSO_4 + 4SO_2\uparrow + 4H_2O$
$\ChemForm2FeS + 10H_2SO_4 = Fe_2 ( SO_4 ) _3 + 9SO_2\uparrow + 10H_2O$
2. Определим состав исходной смеси сульфидов:
$\it \nu\rm ( CuS ) = x моль, \nu\rm ( FeS ) = y моль$
$\it \nu\rm ( H_2SO_4 ) = 35,0 \cdot 0,7/98 = 0,25 моль$
Система уравнений для состава смеси:
$96x + 88y=5,04 ( масса смеси )$
$4x + 5y=0,25 ( количество \rm H_2SO_4 )$
$x= 0,025, y=0,03$
3. Запишем уравнение реакции с медью, и найдены массы солей в конечном растворе:
$\ChemFormCu + Fe_2 ( SO_4 ) _3 = CuSO_4 + 2FeSO_4$
$\it \nu\rm ( Fe_2 ( SO_4 ) _3 ) = \nu\rm ( FeS ) /2 = 0,015 моль$
$\it \nu\rm ( FeSO_4 ) = 0,015 \cdot 2 = 0,03 моль$
$\it \nu\rm ( CuSO_4 ) _общ = \nu\rm ( CuS ) + \nu\rm ( Fe_2 ( SO_4 ) _3 ) = 0,025 + 0,015= 0,04 моль$ $\it \nu\rm ( CuSO_4 ) _общ = \nu\rm ( CuS ) + \nu\rm ( Fe_2 ( SO_4 ) _3 ) =$
$= 0,025 + 0,015= 0,04 моль$
$\it m\rm ( FeSO_4 ) = 0,03 \cdot 152 = 4,56 г$
$\it m\rm ( CuSO_4 ) = 0,04 \cdot 160 = 6,40 г$
4. Рассчитаем масса раствора и найдем массовые доли солей в нем:
$\it m\rm ( р - ра ) = \it m\rm ( FeSO_4 ) + \it m\rm ( CuSO_4 ) + \it m\rm ( H_2O )$
$\it m\rm ( р - ра ) = 4,56 + 6,40 + ( 35 \cdot 0,3 + 0,25 \cdot 18 + 20 ) = 45,96 г$
(при растворении смеси $\nu\rm ( H_2O ) = \nu\rm ( H_2SO_4 ) = 0,25 моль )$
$\it \omega\rm ( FeSO_4 ) = 4,56/45,96 \cdot 100\% = 9,9\%$
$\it \omega\rm ( CuSO_4 ) = 6,40/45,96 \cdot 100\% = 13,9\%$
📚 Похожие разобранные задания по предмету:
ID 116805 • Задание №5
Среди предложенных формул веществ, расположенных в пронумерованных ячейках, выберите формулы: А) кислой соли; ...
ID 120354 • Задание №15
Установите соответствие между реагирующими веществами и углеродсодержащим продуктом, который образуется при вз...
Официальные критерии проверки ФИПИ:
Критерии проверки:
Критерии оценивания выполнения задания | Баллы
Ответ правильный и полный, содержит все названные выше элементы | 4
Правильно записаны три элемента ответа | 3
Правильно записаны два элемента ответа | 2
Правильно записан один элемент ответа | 1
Все элементы ответа записаны неверно | 0
Максимальный балл | 4
Критерии оценивания выполнения задания | Баллы
Ответ правильный и полный, содержит все названные выше элементы | 4
Правильно записаны три элемента ответа | 3
Правильно записаны два элемента ответа | 2
Правильно записан один элемент ответа | 1
Все элементы ответа записаны неверно | 0
Максимальный балл | 4
🔗 Другие задания линии №34 по предмету Химия:
ID 126200
При нагревании образца карбоната кальция часть вещества разложилась. При этом выделилось 4,48 л...
ID 126201
Навеску гидрокарбоната натрия прокаливали в течение непродолжительного времени и получили тверд...
ID 126202
Навеску основного карбоната меди прокаливали в течение непродолжительного времени и получили тв...
ID 126203
Навеску технического карбоната кальция массой 8,00 г растворили в избытке соляной кислоты. К по...
ID 126204
Железную проволоку массой 0,295 г растворили при нагревании в избытке разбавленной азотной кисл...