При обжиге образца сульфида меди(II) часть вещества прореагировала и образовался остаток массой 16,8 г. После добавления этого остатка в 182,5 г 10%-ного раствора соляной кислоты в растворе осталось 40 % хлороводорода. Рассчитайте первоначальную массу сульфида и массовую долю соли в полученном растворе. В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).
1) Уравнения реакций:
$2CuS + 3O_2 = 2CuO + 2SO_2↑$ (1)
$CuO + 2HCl = CuCl_2 + H_2O$ (2)
$CuS + HCl ≠$ (3)
2) Находим количество вещества HCl, вступившего в реакцию с CuO:
$m_1(HCl)_{чист.}$ = 0.10 ∙ 182.5 = 18.25 г
M(HCl) = 36.5 г/моль, $n(HCl)_{начальн.}$ = 18.25 / 36.5 = 0.5 моль
$n(HCl)_{прорегировало}$ = 0.5 ∙ 0.6 = 0.3 моль
3) По уравнению (2):
n(CuO) = 0.5n(HCl) = 0.5 ∙ 0.3 = 0.15 моль
M(CuO) = 80 г/моль, m(CuO) = 0.15 ∙ 80 = 12 г
4) Находим количество CuS, вступившего в реакцию окисления.
По уравнению (1):
$n(CuS)_{(1)}$ = n(CuO) = 0.15 моль
M(CuS) = 96 г/моль, $m(CuS)_{прореаг.}$ = 0.15 ∙ 96 = 14.4 г
5) Находим массу исходной смеси:
$m(CuS)_{осталось}$ = 16.8 – 12 = 4.8 г
$m(CuS)_{исходное}$ = 4.8 + 14.4 = 19.2 г
6) По уравнению (2):
$n(CuCl_2)$ = 0.5n(HCl) = 0.5 ∙ 0.3 = 0.15 моль
$M(CuCl_2)$ = 135 г/моль, $m(CuCl_2)$ = 0.15 ∙ 135 = 20.25 г
7) $ω(CuCl_2)$ = 20.25 / (182.5 + 12) = 0.1041, или 10.41 %