Перейти к содержанию

При растворении 37,5 г медного купороса (CuSO4·5H2O) в воде был получен 15%-ный раствор соли

При растворении 37,5 г медного купороса ($CuSO_4 · 5H_2O$) в воде был получен 15%-ный раствор соли. К этому раствору добавили измельчённую смесь, образовавшуюся в результате поджигания смеси порошка алюминия массой 4,32 г с железной окалиной массой 13,92 г. Определите массовые доли веществ 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:

$CuSO_4 ‧ 5H_2O = CuSO_4 + 5H_2O$ (1)

$3Fe_3O_4 + 8Al = 9Fe + 4Al_2O_3$ (2)

$CuSO_4 + Fe = FeSO_4 + Cu$ (3)

2) Находим количество вещества реагентов.

а) $M(CuSO_4 ‧ 5H_2O)$ = 250 г/моль, $n(CuSO_4 ‧ 5H_2O)$ = 37.5 / 250 = 0.15 моль

б) M(Al) = 27 г/моль, n(Al) = 4.32 / 27 = 0.16 моль

в) $M(Fe_3O_4)$ = 232 г/моль, $n(Fe_3O_4)$ = 13.92 / 232 = 0.06 моль

3) По уравнению (1):

$n(CuSO_4) = n(CuSO_4 ‧ 5H_2O)$ = 0.15 моль

$M(CuSO_4)$ = 160 г/моль, $m(CuSO_4)$ = 0.15 ‧ 160 = 24 г

$m_{р-ра}(CuSO_4)$ = 24 / 0.15 = 160 г

4) По уравнению (2):

а) имеется — 0.16 моль Al

прореагирует — 0.16 моль Al

останется — (0.16 – 0.16) = 0 моль Al, т. е. вещества прореагируют

полностью, без остатка

б) $n(Fe) = 3n(Fe_3O_4)$ = 3 ‧ 0.06 = 0.18 моль

M(Fe) = 56 г/моль, m(Fe) = 0.18 ‧ 56 = 10.08 г

5) По уравнению (3):

а) имеется — 0.18 моль Fe

прореагирует — 0.15 моль Fe

останется — (0.18 – 0.15) = 0.03 моль Fe

$m(Fe)_{прореагирует}$ = 0.15 ‧ 56 = 8.4 г

б) n(Cu) = $n(CuSO_4)$ = 0.15 моль

$m(Cu)_{выделилось}$ = 0.15 ‧ 64 = 9.6 г

в) $n(FeSO_4) = n(CuSO_4)$ = 0.15 моль

$M(FeSO_4)$ = 152 г/моль, $m(FeSO_4)_{образовался}$ = 0.15 ‧ 152 = 22.8 г

6) $m_{р-ра}$ = 160 + 8.4 – 9.6 = 158.8 г

$ω(FeSO_4) = m(FeSO_4) / m_{р-ра}(FeSO_4)$ = 22.8 / 158.8 ≈ 0.1436, или 14.36 %

$ω(H_2O)$ = 100 – 14.36 = 85.64 %