Задача 1. Масса кристаллов, выделяющихся при охлаждении 200 мл 25% -ного раствора сульфата меди (II) плотностью 1,2 г/мл, составляет 25 г. Какое количество осадка образуется при пропускании через фильтрат 5,6 л сероводорода? Определите качественный и количественный состав веществ в растворе после отделения осадка сульфида.
Источник: В.Н. Доронькин, «Неорганическая химия», Тренировочная тетрадь, стр. 29.
Решение:
Фильтрат – жидкость, после фильтрования.
Для решения подобных задач необходимо помнить, что сульфат меди кристаллизуется в виде медного купороса (пентагидрата сульфата меди (II)): CuSO4×5H2O.
M(CuSO4) = 160 г/моль
M(CuSO4×5H2O) = 250 г/моль.
1. Найдем массу и исходное количество вещества CuSO4 в растворе:
m(CuSO4 р-р) = 200×1,2×0,25 = 60 г
n(CuSO4) = 60/160 = 0,375 моль.
2. В результате кристаллизации выделяется 25 граммов кристаллогидрата, найдем его количество вещества:
n(CuSO4×5H2O) = 25/250 = 0,1 моль.
3. Найдем массу сульфата меди (II), оставшегося в растворе после фильтрования, т.е. в фильтрате:
n(CuSO4 фильтрат) = 0,375 – 0,1 = 0,275 моль. Именно это количество сульфата меди (II) будет реагировать с сероводородом.
n(H2S) = 5,6/22,4=0,25 моль
| CuSO4 | + | H2S | → | CuS + H2SO4 |
| 0,275 моль | 0,25 моль |
Видим, что H2S в недостатке, так как если он израсходуется полностью, то в растворе еще останется 0,275-0,25 = 0,025 моль сульфата меди (II).
Рассчитываем количество вещества и массу осадка CuS:
n(CuS) = n(H2S) = 0,25 моль.
m(CuS) = 0,25×96 = 24 г.
После отделения осадка в растворе останется CuSO4 в количестве 0,275-0,25 = 0,025 моль, так как 0,25 моль расходовались в реакции с H2S.
m(CuSO4 ост) = 0,025×160 = 4г.
В растворе также осталась серная кислота в количестве:
n(H2SO4) = n(H2S) = 0,25 моль (так как коэффициенты равны).
m(H2SO4) = 0,25×98 = 24,5 г.
Ответ: m(CuS) = 24 г; m(CuSO4 ост) = 4г; m(H2SO4) = 24,5 г.