Шешімі: Массовая доля сульфида натрия
Медный купорос ($\mathrm{CuSO_4 \cdot 5H_2O}$) массой 12,5 г растворили в воде и получили раствор с массовой долей соли 20%. К этому раствору добавили 5,6 г железа и после завершения реакции ещё 117 г 10%-ного раствора сульфида натрия. Определите массовую долю сульфида натрия в конечном растворе.
В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления, указывая единицы измерения искомых физических величин.
Шешімін қадамдап көрсету
12 қадамЗапишем уравнение реакции железа с сульфатом меди:
$$\mathrm{Fe + CuSO_4 \rightarrow FeSO_4 + Cu}$$Молярная масса медного купороса: $M(\mathrm{CuSO_4 \cdot 5H_2O}) = 250\ \mathrm{г/моль}$. Масса безводного сульфата меди в 12,5 г кристаллогидрата:
$$m(\mathrm{CuSO_4})=12{,}5\cdot\frac{160}{250}=8{,}0\ \mathrm{г}$$Количество вещества сульфата меди:
$$n(\mathrm{CuSO_4})=\frac{8{,}0}{160}=0{,}050\ \mathrm{моль}$$Количество вещества железа равно $n(\mathrm{Fe})=5{,}6/56=0{,}100\ \mathrm{моль}$. Железо находится в избытке, поэтому полностью прореагирует $0,050$ моль $\mathrm{CuSO_4}$. Образуются $0,050$ моль $\mathrm{FeSO_4}$ и $0,050$ моль меди.
Запишем уравнение реакции сульфида натрия с сульфатом железа(II):
$$\mathrm{FeSO_4 + Na_2S \rightarrow FeS\downarrow + Na_2SO_4}$$Масса сульфида натрия в 117 г 10%-ного раствора:
$$m(\mathrm{Na_2S})=117\cdot0{,}10=11{,}7\ \mathrm{г}$$Количество вещества сульфида натрия до реакции:
$$n(\mathrm{Na_2S})=\frac{11{,}7}{78}=0{,}150\ \mathrm{моль}$$На реакцию с $0,050$ моль $\mathrm{FeSO_4}$ расходуется $0,050$ моль $\mathrm{Na_2S}$. В растворе остаётся:
$$n_{\mathrm{ост}}(\mathrm{Na_2S})=0{,}150-0{,}050=0{,}100\ \mathrm{моль}$$Масса оставшегося сульфида натрия:
$$m_{\mathrm{ост}}(\mathrm{Na_2S})=0{,}100\cdot78=7{,}8\ \mathrm{г}$$Масса исходного раствора медного купороса:
$$m_{\mathrm{р-ра\ CuSO_4}}=\frac{12{,}5}{0{,}20}=62{,}5\ \mathrm{г}$$В осадок выпадает медь массой $m(\mathrm{Cu})=0,050\cdot64=3,2\ \mathrm{г}$, а сульфид железа массой $m(\mathrm{FeS})=0,050\cdot88=4,4\ \mathrm{г}$. Масса конечного раствора:
$$m_{\mathrm{конечн.\ раствора}}=62{,}5+5{,}6+117-3{,}2-4{,}4=177{,}5\ \mathrm{г}$$Массовая доля оставшегося сульфида натрия в конечном растворе:
$$\omega(\mathrm{Na_2S})=\frac{7{,}8}{177{,}5}\cdot100\%=4{,}39\%\approx4{,}4\%$$Массовая доля сульфида натрия в конечном растворе равна 4,4%.
Бұл жауап талдау нәтижесінде алынды, бірақ банктің ресми кілтімен тексерілген жоқ — проверьте выкладки, прежде чем заучивать результат.
Где здесь ошибаются
При расчёте количества вещества учитывать 12,5 г как массу безводного $\mathrm{CuSO_4}$, не учитывая кристаллизационную воду.
Не проверить, какое вещество находится в избытке в реакции железа с сульфатом меди.
Вычесть из массы конечной смеси только массу меди и не вычесть массу осадка $\mathrm{FeS}$.
Рассчитать массовую долю относительно общей массы смеси, не исключив выпавшие осадки.