Но по уравнению реакции (1) должно выделиться у кислорода n₁(O₂) = n(CuSO₄)/2 = 0,8 моль / 2 = 0,4 моль.
Значит, кислород выделяется ещё в результате реакции электролиза серной кислоты (воды). Значит мы запишем реакцию про электролиз воды из реакций (2) на вверху там где электролиз у сульфата меди (II).
Тогда при (2) реакций находим количества вещества у кислорода:
Na3PO4 фосфат натрия, средняя соль
MgO оксид магния, основной оксид
H2CO3 угольная кислота, кислоты
SO2 оксид серы, кислотный оксид
Ca(OH)2 гидроксид кальция, не растворимое основание
Na - натрий, металл
CO2 - углекислый газ, кислотный оксид
Na2CO3 карбонат натрия, средняя соль
NaHCO3 гидрокарбонат натрия, кислая соль
HNO3 азотная кислота, кислота
FeCl3 хлорид железа, средняя соль
KOH гидроксид калия, щёлочь
Al2O3 оксид алюминия, амфотерный оксид
2) 2KOH + H2SO4 = K2SO4 + 2H2O (сульфат калия)
2HNO2 + Ca(OH)2 = Ca(NO2)2 + 2H2O (нитрит кальция)
H2SO3 + Ba(OH)2 = BaSO3 + 2H2O ( сульфит бария)
3Сa(OH)2 + 2H3PO4 = Ca3(PO4)2 + 6H2O ( фосфат кальция)
Дано:
m(р-ра CuSO₄) = 640 гр
ω(CuSO₄) = 20%
V(газа) = 13,44 л
m(Zn) = 65 гр
Найти:
ω(ZnSO₄) - ?
1) Для начала мы напишем уравнение реакций электролиза у сульфата меди(II), потом у воды, а потом вещество при добавлений цинка:
2CuSO₄ + 2H₂O (электролиз) → 2Cu + O₂↑ + 2H₂SO₄ (1)
2H₂O (электролиз) → 2H₂↑ + O₂↑ (2)
Zn + H₂SO₄ → ZnSO₄ + H₂↑ (3)
2) Далее находим количества вещества у сульфата меди(II) , а потом у кислорода при реакций (1):
m(CuSO₄) = m(р-ра CuSO₄)×ω(CuSO₄)/100% = 640 гр × 20%/100% = 640 гр × 0,2 = 128 гр
M(CuSO₄) = 64+32+16×4 = 64+32+64 = 160 гр/моль
n(CuSO₄) = m(CuSO₄)/M(CuSO₄) = 128 гр / 160 гр/моль = 0,8 моль
n(Cu) : n(H₂SO₄) : n(CuSO₄) = 2 : 2 : 2 = 1 : 1 : 1 ⇒ n(Cu) = n(H₂SO₄) = n(CuSO₄) = 0,8 моль
Vm = 22,4 л/моль
n(O₂) = V(газа)/Vm = 13,44 л / 22,4 л/моль = 0,6 моль
Но по уравнению реакции (1) должно выделиться у кислорода n₁(O₂) = n(CuSO₄)/2 = 0,8 моль / 2 = 0,4 моль.
Значит, кислород выделяется ещё в результате реакции электролиза серной кислоты (воды). Значит мы запишем реакцию про электролиз воды из реакций (2) на вверху там где электролиз у сульфата меди (II).
Тогда при (2) реакций находим количества вещества у кислорода:
n₂(O₂) = n(O₂) - n₁(O₂) = 0,6 моль - 0,4 моль = 0,2 моль
3) Теперь определяем массу раствора по результатам двух реакций электролиза из (1) и (2):
m(после эл-за) = m(р-ра CuSO₄) - m(O₂) - m₂(H₂) - m(Cu) - масса раствора в двух электролиза
M(O₂) = 16×2 = 32 гр/моль M(H₂) = 1×2 = 2 гр/моль
M(Cu) = 64 гр/моль
m(O₂) = n(O₂)×M(O₂) = 0,6 моль × 32 гр/моль = 19,2 гр
n(H₂) = 2n₂(O₂) = 2×0,2 = 0,4 моль - из реакций (2)
m₂(H₂) = n₂(H₂)×M(H₂) = 0,4 моль × 2 гр/моль = 0,8 гр
m(Cu) = n(Cu)×M(Cu) = 0,8 моль × 64 гр/моль = 51,2 гр
m(после эл-за) = 640 гр - 19,2 гр - 0,8 гр - 51,2 гр = 568,8 гр
4) Теперь находим количества вещества цинка, и у серной кислоты, потом мы определим какой из них были в избытке и в недостатке из реакций (3):
M(Zn) = 65 гр/моль
n(Zn) = m(Zn)/M(Zn) = 65 гр / 65 гр/моль = 1 моль
n(H₂SO₄) = n(CuSO₄) = 0,8 моль - из (1) уравнений реакций
n(Zn) = 1 моль - в избытке
n(H₂SO₄) = 0,8 моль - в недостатке
5) Отсюда мы видим, что цинк в избытке. Значит, мы можем определить, сколько именно массы цинка прореагировало:
n(прореаг. Zn) = n(H₂SO₄) = 0,8 моль ⇒ n(ZnSO₄) = n₃(H₂) = n(прореаг. Zn) = 0,8 моль - из (3) уравнений реакций
m(прореаг. Zn) = n(прореаг. Zn) × M(Zn) = 0,8 моль × 65 гр/моль = 52 гр
6) Далее находим массу конечно раствора, после реакции с цинком:
m(кон. р-ра) = m(после эл-за) + m(прореаг. Zn) - m₃(H₂) - масса конечно раствора
m₃(H₂) = n₃(H₂)×M(H₂) = 0,8 моль × 2 гр/моль = 1,6 гр
m(кон. р-ра) = 568,8 гр + 52 гр - 1,6 гр = 619,2 гр
7) Теперь находим массовую долю у сульфата цинка в полученном растворе:
M(ZnSO₄) = 65+32+16×4 = 97+64 = 161 гр/моль
m(ZnSO₄) = n(ZnSO₄)×M(ZnSO₄) = 0,8 моль × 161 гр/моль = 128,8 гр
ω(ZnSO₄) = m(ZnSO₄)/m(кон. р-ра) × 100% = 128,8 гр / 619,2 гр × 100% ≈ 0,208 × 100% ≈ 20,8%
ответ: ω(ZnSO₄) = 20,8%