Задача 3. Медный купорос (CuSO4·5H2O) 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 еще 117 г 10%-ного раствора сульфида натрия. Определите массовую долю сульфида натрия в конечном растворе.
Источник: Я сдам ЕГЭ. Типовые задания. А.А. Каверина, стр. 210.
Решение:
1. Посчитаем количество веществ сульфата меди (II) в растворе и железа:
M(CuSO4) = 160 г/моль
M(CuSO4·5H2O) = 250 г/моль.
n(CuSO4·5H2O) = 12,5/250 = 0,05 моль
n(CuSO4) =n(CuSO4·5H2O) = 0,05 моль
m(CuSO4 в исходном растворе) = 0,05·160 = 8 г.
n(Fe) = 5,6/56 = 0,1 моль.
2. Запишем уравнение реакции сульфата меди (II) с железом:
| CuSO4 | + | Fe | → | FeSO4 | + | Cu | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Было: | 0,05 моль | 0,1 моль | - | - | |||
| Стало: | - | 0,05 моль | 0,05 моль | 0,05 моль |
3. Рассчитаем исходное количество сульфида натрия:
n(Na2S) = 117·0,1/78 = 0,15 моль
| FeSO4 | + | Na2S | → | FeS | + | Na2SO4 | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Было: | 0,05 моль | 0,15 моль | - | - | |||
| Стало: | - | 0,15-0,05 = 0,1 моль | 0,05 моль | 0,05 моль |
Так как сульфат железа (II) в недостатке, в растворе останется 0,1 моль сульфида натрия.
m(Na2S) = 0,1·78 = 7,8 г.
4. Рассчитаем массу итогового раствор:
m(итогового р-ра) = m(исх. р-ра CuSO4) + m(железа, которое перешло в раствор) + m(р-ра Na2S) - m(Cu) - m(FeS)
m(исх. р-ра CuSO4) = 8/0,2 = 40 г.
m(железа, которое перешло в раствор) = 0,05·56 = 2,8 г.
m(ра-ра Na2S) = 117 г (по условию)
m(Cu) = 0,05·64 = 3,2 г.
m(FeS) = 0,05·88 = 4,4 г.
m(итогового р-ра) = 40 + 2,8 + 117 - 3,2 - 4,4 = 152,2 г.
w(Na2S) = 7,8/152,2 = 0,0512 или 5,1%.
Ответ: w(Na2S) = 5,1%.