Номер 1542, страница 243 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

1542. Для получения $Cu$ руду, содержащую $CuO$, обрабатывают избытком $H_2SO_4$. Затем $Cu$ из раствора осаждают с помощью $Fe$ стружек. Составьте уравнения описанных реакций. Рассчитайте, какую максимальную массу $Cu$ можно получить из руды массой 35,5 т, массовая доля $CuO$ в которой составляет 86,6 %, а производственные потери — 5,88 %.

1. Реакция оксида меди(II) с избытком серной кислоты с образованием сульфата меди(II) и воды:

$CuO + H_2SO_4 \rightarrow CuSO_4 + H_2O$

2. Реакция вытеснения меди из раствора сульфата меди(II) железом с образованием сульфата железа(II) и металлической меди:

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

Ответ: $CuO + H_2SO_4 \rightarrow CuSO_4 + H_2O$; $Fe + CuSO_4 \rightarrow FeSO_4 + Cu\downarrow$.

Дано:

$m(\text{руды}) = 35,5 \text{ т}$

$\omega(CuO) = 86,6 \% = 0,866$

$\text{Потери} = 5,88 \% = 0,0588$

$m(\text{руды}) = 35,5 \text{ т} = 35500 \text{ кг}$

Найти:

$m_{практ}(Cu) - ?$

Решение:

1. Найдем массу чистого оксида меди(II) $CuO$ в руде:

$m(CuO) = m(\text{руды}) \times \omega(CuO) = 35,5 \text{ т} \times 0,866 = 30,743 \text{ т}$

2. Рассчитаем молярные массы оксида меди(II) и меди, используя периодическую таблицу химических элементов:

$M(CuO) = 63,5 + 16 = 79,5 \text{ г/моль}$

$M(Cu) = 63,5 \text{ г/моль}$

3. Согласно уравнениям реакций, стехиометрическая схема превращения выглядит так:

$CuO \rightarrow CuSO_4 \rightarrow Cu$

Из схемы следует, что из 1 моль $CuO$ образуется 1 моль $Cu$. Следовательно, соотношение их количеств вещества 1:1, а значит, и соотношение их масс пропорционально молярным массам:

$\frac{m(CuO)}{M(CuO)} = \frac{m_{теор}(Cu)}{M(Cu)}$

4. Рассчитаем теоретически возможную массу меди ($m_{теор}(Cu)$):

$m_{теор}(Cu) = m(CuO) \times \frac{M(Cu)}{M(CuO)} = 30,743 \text{ т} \times \frac{63,5 \text{ г/моль}}{79,5 \text{ г/моль}} \approx 24,556 \text{ т}$

5. Практический выход ($\eta$) продукта с учетом потерь составляет:

$\eta = 100\% - 5,88\% = 94,12\% = 0,9412$

6. Найдем максимальную (практическую) массу меди, которую можно получить:

$m_{практ}(Cu) = m_{теор}(Cu) \times \eta = 24,556 \text{ т} \times 0,9412 \approx 23,11 \text{ т}$

Ответ: $23,11 \text{ т}$.