В 250 мл воды растворили 13,8 г натрия, затем добавили 10%-ный раствор сульфата меди(II), полученный растворением в воде 62,5 г медного купороса

1) Уравнения реакций:

$2Na + 2H_2O = 2NaOH + H_2↑$ (1)

$CuSO_4 ∙ 5H_2O = CuSO_4 + 5H_2O$ (2)

$2NaOH + CuSO_4 = Na_2SO_4 + Cu(OH)_2↓$ (3)

2) Рассчитываем количество реагирующих веществ:

а) M(Na) = 23 г/моль, n(Na) = 13.8 / 23 = 0.6 моль

б) $M(H_2O)$ = 18 г/моль, $n(H_2O)$ = 1 · 250 / 18 ≈ 13.9 моль

3) По уравнению (1):

n(Na) = $n(H_2O)$, следовательно,

$H_2O$ — в избытке в количестве (13.9 – 0.6) = 13.3 моль

n(NaOH) = n(Na) = 0.6 моль

n($H_2$) = 0.5n(Na) = 0.5 · 0.6 = 0.3 моль

M($H_2$) = 2 г/моль, m($H_2$) = 0.3 · 2 = 0.6 г

4) По уравнению (2):

а) $M(CuSO_4 ∙ 5H_2O)$ = 250 г/моль, $n(CuSO_4 ∙ 5H_2O)$ = 62.5 / 250 = 0.25 моль

б) $n(CuSO_4) = n(CuSO_4 ∙ 5H_2O)$ = 0.25 моль

$M(CuSO_4)$ = 160 г/моль, $m(CuSO_4)$ = 0.25 ∙ 160 = 40 г

в) $m_{р-ра}(CuSO_4)$ = 40 / 0.1 = 400 г

5) По уравнению (3):

а) имеется NaOH — 0.6 моль

прореагирует NaOH — 0.5 моль

избыток NaOH = (0.6 – 0.5) = 0.1 моль, щелочная среда

б) $n(Na_2SO_4) = n(CuSO_4)$ = 0.25 моль

$M(Na_2SO_4)$ = 142 г/моль, $m(Na_2SO_4)$ = 0.25 · 142 = 35.5 г

в) $n(Cu(OH)_2) = n(CuSO_4)$ = 0.25 моль

$M(Cu(OH)_2)$ = 98 г/моль, $m(Cu(OH)_2)$ = 0.25 · 98 = 24.5 г

6) Рассчитываем массовую долю соли в растворе:

$ω(Na_2SO_4) = m(Na_2SO_4) / m_{(р-ра)}$

$m_{(р-ра)} = m(H_2O) + m(Na) – m(H_2) + m_{р-ра}(CuSO_4) – m(Cu(OH)_2)$ = 250 · 1 + 13.8 – 0.6 + 400 – 24.5 = 638.7 г

$ω(Na_2SO_4)$ = 35.5 / 638.7 ≈ 0.0556, или 5.56 %