Задание №34 — Типы расчётных задач
К 20%-ному раствору соли, полученному при растворении в воде 50 г медного купороса (CuSO4 � 5H2O), добавили 14,4 г магния. После завершения реакции к полученной смеси прибавили 146 г 25%-ного раствора хлороводородной кислоты. Определите массовую долю хлороводорода
в образовавшемся растворе. (Процессами гидролиза пренебречь.)
В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи,
и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).
Проверка решения с помощью ИИ доступна авторизованным пользователям
Решение. Магний вытесняет медь из раствора её соли; поскольку магния взято больше, чем нужно, его остаток затем растворяется в соляной кислоте. Вытесненная медь с соляной кислотой не реагирует.
Уравнения реакций:
Mg + CuSO4 → MgSO4 + Cu
Mg + 2HCl → MgCl2 + H2↑
1. Исходный раствор.
n(CuSO4·5H2O) = 50 г / 250 г/моль = 0,2 моль → m(CuSO4) = 0,2 моль · 160 г/моль = 32 г;
m(раствора) = 32 г / 0,2 = 160 г.
2. Реакция с магнием. n(Mg) = 14,4 г / 24 г/моль = 0,6 моль. Реакция идёт 1 : 1, соли только 0,2 моль, значит сульфат меди(II) в недостатке, магний в избытке:
прореагировало 0,2 моль Mg, осталось 0,6 − 0,2 = 0,4 моль Mg; выделилось 0,2 моль Cu.
m(раствора) = 160 г + 0,2 моль · 24 г/моль − 0,2 моль · 64 г/моль = 160 + 4,8 − 12,8 = 152 г.
3. Добавление соляной кислоты.
m(HCl) = 146 г · 0,25 = 36,5 г; n(HCl) = 36,5 г / 36,5 г/моль = 1 моль.
На растворение 0,4 моль Mg нужно 2 · 0,4 = 0,8 моль HCl, значит кислота в избытке, весь магний растворяется:
n(HCl) осталось = 1 − 0,8 = 0,2 моль; m(HCl) = 0,2 моль · 36,5 г/моль = 7,3 г;
n(H2) = 0,4 моль; m(H2) = 0,8 г; m(растворившегося Mg) = 0,4 моль · 24 г/моль = 9,6 г.
4. Масса раствора и искомая величина. Медь остаётся в осадке и в раствор не входит:
m(раствора) = 152 г + 146 г + 9,6 г − 0,8 г = 306,8 г;
w(HCl) = 7,3 г / 306,8 г = 0,0238, то есть 2,38 %.
Ответ: w(HCl) ≈ 2,38 %.
Источник: ФИПИ