Задание №8211 ЕГЭ по Химии

Тема : Неорганическая задача

Раздел: Задачи

34 линия

Не выполнено

Для проведения электролиза взяли навеску пентагидрата сульфата меди(II) и приготовили его насыщенный раствор, через который пропускали электрический ток до тех пор, пока отношение количества атомов водорода к атомам кислорода в растворе не стало равным 3,7 : 2. Для нейтрализации получившегося раствора использовали 300 г нашатырного спирта с массовой долей аммиака 10%. При этом выпало 11,2 г осадка, а свободных катионов меди в растворе не осталось. Вычислите растворимость безводного сульфата меди(II) при данной температуре.

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

1. Записаны уравнения реакций:
[1] 2CuSO₄ + 2H₂O = 2Cu + O₂ + 2H₂SO₄[2] H₂SO₄+ 2NH₃ = (NH₄)₂SO₄

2. Найдем число моль аммиака:
m NH₃ = 300 · 0,1 = 30 г
n NH₃ = 30 / 17 = 1,76 моль

3. Учитывая, что в результате добавления в раствор нашатырного спирта выпал осадок, делаем вывод о том, что после электролиза осталась часть сульфата меди(II):
[3] CuSO₄+ 2NH₃ + 2H₂O = (NH₄)₂SO₄ + Cu(OH)₂

n Cu(OH)₂ = 11,2 / 98 = 0,11 моль
n CuSO₄₍_ост₎= n Cu(OH)₂ = 0,11 моль

4. Найдем число моль серной кислоты в реакции 2:
n₃ NH₃ = 2n Cu(OH)₂ = 2 ·0,11 = 0,22 моль
n₂ NH₃= n_общ. NH₃– n₃ NH₃= 1,76 – 0,22 = 1,54 моль
n₂ H₂SO₄= 0,5n₂ NH₃ = 0,77 моль

5. Так как в условии указано, что раствор нейтрализован, делаем вывод, что вся серная кислота, полученная в реакции 1, прореагировала с нашатырным спиртом
n₁ H₂SO₄ = n₂ H₂SO₄= 0,77 моль
n CuSO_{4(прореаг)} = n Н₂O_{(прореаг.)} = n₁ H₂SO₄ = 0,77 моль

6. Найдем число моль воды в растворе:

По условию дано, что соотношение атомов водорода к атомам кислорода в растворе 3,7 : 2. Атомы водорода содержит оставшаяся в растворе вода и полученная в результате электролиза серная кислота. Атомы кислорода содержит оставшаяся в растворе вода, полученная в результате электролиза серная кислота и оставшийся сульфат меди(II).

Пусть n Н₂O_(сумм) = x моль

n H = n H в H₂O_(сумм) – n H в H₂O_{(прореаг)} + n H в H₂SO₄ = 2x – 2 ·0,77 + 2 ·0,77 = 2x моль
n O = n O в H₂O_(сумм) – n O в H₂O_{(прореаг)} + n O в H₂SO₄ + n O в CuSO_4(ост) = x – 0,77 + 4 ·0,77 + 4 · n CuSO_4(ост) = x + 3 ·0,77 + 4 ·0,11 = (х + 2,75) моль

2х / (x + 2,75) = 3,7 / 2
х = 33,92 моль

n Н₂O_(сумм) = 33,92 моль
m Н₂O_(сумм) = 33,92 · 18 = 610,56 г

7. Найдем массу сульфата меди(II):
n CuSO_4(общ) = n CuSO_4(ост)+ n CuSO_{4(прореаг)} = 0,11 + 0,77 = 0,88 моль
m CuSO_4(общ) = n CuSO_4(общ) · M CuSO₄= 0,88 ·160 = 140,8 г

8. Найдем растворимость безводного сульфата меди(II):
Пусть y будет m CuSO₄на 100г Н₂O

140,8 / 610,56 = y / 100
y = 23,06 г

Ответ: растворимость безводного сульфата меди(II) 23,06 г на 100 г воды

Источник: NeoFamily