Готовимся к олимпиадам, страница 74 - гдз по химии 8 класс учебник Шиманович, Красицкий

Готовимся к олимпиадам

1. Смесь меди и железа общей массой $160 \text{ г}$ обработали раствором серной кислоты, в результате чего выделился газ объемом $44,8 \text{ дм}^3$ ($\text{н. у.}$). Рассчитайте массовую долю меди в указанной смеси и массу прореагировавшей серной кислоты.

Дано:

m(смеси Cu и Fe) = 160 г

V(H₂) = 44,8 дм³ (н. у.)

Найти:

ω(Cu) - ?

m(H₂SO₄) - ?

Решение:

В смеси меди и железа с раствором серной кислоты будет реагировать только железо, так как медь в ряду активности металлов стоит после водорода и не вытесняет его из разбавленных кислот. Выделившийся газ — это водород (H₂).

Уравнение химической реакции:

$Fe + H_2SO_4 \rightarrow FeSO_4 + H_2 \uparrow$

Вначале определим количество вещества выделившегося водорода. Поскольку объем дан при нормальных условиях (н. у.), используем молярный объем газов $V_m = 22,4$ дм³/моль:

$n(H_2) = \frac{V(H_2)}{V_m} = \frac{44,8 \text{ дм³}}{22,4 \text{ дм³/моль}} = 2 \text{ моль}$

массовая доля меди в указанной смеси

По уравнению реакции, количество вещества железа, вступившего в реакцию, равно количеству вещества выделившегося водорода:

$n(Fe) : n(H_2) = 1 : 1$

$n(Fe) = n(H_2) = 2 \text{ моль}$

Найдем массу железа в смеси. Молярная масса железа $M(Fe) \approx 56$ г/моль.

$m(Fe) = n(Fe) \cdot M(Fe) = 2 \text{ моль} \cdot 56 \text{ г/моль} = 112 \text{ г}$

Теперь можно найти массу меди, вычитая массу железа из общей массы смеси:

$m(Cu) = m(смеси) - m(Fe) = 160 \text{ г} - 112 \text{ г} = 48 \text{ г}$

Рассчитаем массовую долю меди ($\omega$) в исходной смеси:

$\omega(Cu) = \frac{m(Cu)}{m(смеси)} \cdot 100\% = \frac{48 \text{ г}}{160 \text{ г}} \cdot 100\% = 0,3 \cdot 100\% = 30\%$

Ответ: массовая доля меди в указанной смеси составляет 30%.

масса прореагировавшей серной кислоты

По уравнению реакции, количество вещества серной кислоты, вступившей в реакцию, равно количеству вещества выделившегося водорода, которое мы уже рассчитали:

$n(H_2SO_4) : n(H_2) = 1 : 1$

$n(H_2SO_4) = n(H_2) = 2 \text{ моль}$

Найдем массу прореагировавшей серной кислоты. Молярная масса серной кислоты $M(H_2SO_4) = 2 \cdot 1 + 32 + 4 \cdot 16 = 98$ г/моль.

$m(H_2SO_4) = n(H_2SO_4) \cdot M(H_2SO_4) = 2 \text{ моль} \cdot 98 \text{ г/моль} = 196 \text{ г}$

Ответ: масса прореагировавшей серной кислоты равна 196 г.