Банк заданий
Химия
Задание 60507

Задание №60507 ЕГЭ по Химии

Тема : Неорганическая задача

Раздел: Задачи

34 линия

Не выполнено

Медный купорос (CuSO₄ · 5H₂O) массой 25 г растворили в воде и получили раствор с массовой долей соли 10%. К этому раствору добавили 8,4 г железа и после завершения реакции еще 100 г 9,8%-ного раствора серной кислоты. Определите массовую долю соли в полученном растворе.

В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения и обозначения искомых физических величин).

1. По условию протекают реакции:
[1] CuSO₄ + Fe → FeSO₄ + Cu
[2] Fe + H₂SO₄ → FeSO₄ + H₂

2. Найдем число моль медного купороса и сульфата меди(II) в кристаллогидрате:
n CuSO₄ · 5H₂O = m CuSO₄ · 5H₂O / M CuSO₄ · 5H₂O = 25 / 250 = 0,1 моль
n CuSO₄ = n CuSO₄ · 5H₂O = 0,1 моль

3. Найдем массу сульфата меди(II) в растворе и массу раствора:
m CuSO₄ = n CuSO₄ · M CuSO₄ = 0,1 · 160 = 16 г
m_р_-_ра CuSO₄ = m CuSO₄ / ω CuSO₄ = 16 / 0,1 = 160 г

4. Найдем число моль железа:
n Fe = m Fe / M Fe = 8,4 / 56 = 0,15 моль

5. Определим, кто из реагентов в первой реакции находится в недостатке:
поделим моли сульфата меди(II) и железа на свои коэффициенты

CuSO₄ : Fe
(0,1 / 1) : (0,15 / 1)
(0,1 / 1) < (0,15 / 1)
CuSO₄ < Fe

Приходим к выводу, что Fe находится в избытке, а CuSO₄ в недостатке. Далее расчеты идут по недостатку, то есть по CuSO₄.

6. Найдем массу меди, выпавшей в осадок:
n Cu = n CuSO₄ = 0,1 моль

m Cu = n Cu ⋅ M Cu = 0,1 ⋅ 64 = 6,4 г

7. Найдем число моль оставшегося железа:
n_{прореаг.} Fe = CuSO₄ = 0,1 моль
n_ост. Fe = n Fe – n_{прореаг.} Fe = 0,15 – 0,1 = 0,05 моль

8. Найдем число моль серной кислоты в растворе:
m H₂SO₄= m_р_-_ра H₂SO₄ ⋅ ω H₂SO₄ = 100 ⋅ 0,098 = 9,8 г
n H₂SO₄ = m H₂SO₄ / M H₂SO₄ = 9,8 / 98 = 0,1 моль

9. Определим, кто из реагентов в во второй реакции находится в недостатке:
поделим моли оставшегося железа и серной кислоты на свои коэффициенты

Fe : H₂SO₄
(0,05 / 1) : (0,1 / 1)
(0,05 / 1) < (0,1 / 1)
Fe < H₂SO₄

Приходим к выводу, что H₂SO₄находится в избытке, а Fe в недостатке. Далее расчеты идут по недостатку, то есть по Fe.

10. Найдем массу сульфата железа(II), образовавшегося в первой и во второй реакциях:
n₁ FeSO₄ = n CuSO₄ = 0,1 моль
n₂ FeSO₄ = n_ост_. Fe = 0,05 моль
n FeSO₄ = n₁ FeSO₄ + n₂ FeSO₄ = 0,1 + 0,05 = 0,15 моль
m FeSO₄ = n FeSO₄ ⋅ M FeSO₄ = 0,15 ⋅ 152 = 22,8 г

11. Найдем массу конечного раствора:
m_{конечн. р-ра} = m_р-ра CuSO₄ + m Fe + m_р-ра H₂SO₄ – m Cu – m H₂
n H₂ = n_ост. Fe = 0,05 моль
m H₂ = n H₂⋅ M H₂ = 0,05 ⋅ 2 = 0,1 г
m_{конечн. р-ра} = 160 + 8,4 + 100 – 6,4 – 0,1 = 261,9 г

12. Найдем массовую долю сульфата железа(II) в конечном растворе:
ωFeSO₄ = m FeSO₄/ m_{конечн. р-ра} = 22,8 / 261,9 = 0,087 → 8,7%

Ответ: ωFeSO₄ = 8,7%

Источник: Реальное задание ЕГЭ (собрано Ермолаевым И. С.)