Какова массовая доля меди в сплаве массой 24,12 г после обработки избытком разбавленной серной кислоты, при которой

Для решения данной задачи, давайте воспользуемся следующими шагами:

1. Найдем количество вещества газа (объем), выделившегося при обработке сплава избытком серной кислоты.

Используя уравнение реакции:

\[ \text{Cu} + 2\text{H}_2\text{SO}_4 \rightarrow \text{CuSO}_4 + 2\text{H}_2\text{O} + \text{SO}_2 \uparrow\]

Мы видим, что для образования 1 моля газа (SO2), требуется 1 моль меди (Cu). Поэтому, количество газа пропорционально количеству меди в сплаве.

2. Рассчитаем количество вещества газа (SO2) по идеальному газовому закону:

\[ PV = nRT\]

где P - давление газа, V - его объем, n - количество вещества в молях, R - универсальная газовая постоянная, T - температура в Кельвинах.

Поскольку мы не знаем ни давление, ни температуру, данной информации недостаточно для применения прямой формулы идеального газового закона. Однако, мы можем воспользоваться условиями задачи и применить пропорциональность между количеством газа и меди, упомянутую в шаге 1.

Из условия задачи, мы знаем, что объем газа равен 3,36 литра.

3. Рассчитаем количество вещества меди (Cu):

Поскольку мы знаем пропорцию между количеством газа (SO2) и меди (Cu), мы можем найти количество меди, зная количество газа (согласно шагу 2). Для этого мы должны знать количество газа (SO2), которое мы можем рассчитать при помощи идеального газового закона, учитывая известный объем газа.

Подставим известные значения в идеальный газовый закон:

\[PV = nRT\]

Универсальная газовая постоянная \(R\) равна 0,0821 л * атм / (моль * К).

У нас есть объем V = 3,36 литра, однако нам нужно преобразовать единицы к \(моль/л\). Для этого, воспользуемся следующей формулой:

\[n = \frac{PV}{RT}\]

Где P - давление газа в атмосферах (чтобы рассчитать концентрацию молярного раствора, мы должны предположить, что раствор находится при стандартных условиях температуры и давления (0 °C и 1 атм)).

Таким образом, мы можем рассчитать количество вещества меди (Cu) используя пропорцию: одна моль Cu к эквивалентному количеству газа.

4. Рассчитаем массу меди (Cu):

Теперь, когда у нас есть количество меди (Cu) в молях, мы можем рассчитать ее массу, используя значение молярной массы меди (63,55 г/моль).

5. Рассчитаем массовую долю меди (Cu):

Чтобы найти массовую долю меди, мы делим массу меди на общую массу сплава и умножаем на 100%.

Теперь перейдем к решению задачи и рассчитаем все значения.

Пусть x обозначает количество газа (SO2) в молях.

1. Найдем количество меди (Cu):

Так как количество газа и меди пропорциональны, мы можем написать следующее уравнение пропорции:

\[ x \, \text{моль Cu} = 1 \, \text{моль SO2} \]

Таким образом, \( x = 1 \).

2. Рассчитаем количество вещества меди (Cu):

Из уравнения пропорции выше, мы знаем, что 1 моль меди (Cu) соответствует 1 молю газа (SO2). Так как \( x = 1 \) моль, то количество меди (Cu) также равно 1 молю.

3. Рассчитаем массу меди (Cu):

Масса меди равна произведению количества вещества меди на ее молярную массу:

\[ \text{Масса Cu} = \text{Количество меди} \times \text{Молярная масса Cu} = 1 \, \text{моль} \times 63,55 \, \text{г/моль} \]

\[ \text{Масса Cu} = 63,55 \, \text{г} \]

Таким образом, масса меди составляет 63,55 г.

4. Рассчитаем массовую долю меди (Cu):

Для нахождения массовой доли меди, нам нужно знать общую массу сплава. Из условия задачи известно, что общая масса сплава составляет 24,12 г.

Массовая доля меди (Cu) может быть рассчитана следующим образом:

\[ \text{Массовая доля Cu} = \frac{\text{Масса Cu}}{\text{Общая масса сплава}} \times 100\% \]

\[ \text{Массовая доля Cu} = \frac{63,55 \, \text{г}}{24,12 \, \text{г}} \times 100\% \]

\[ \text{Массовая доля Cu} = 263,62\% \]

Таким образом, массовая доля меди (Cu) в сплаве после обработки избытком разбавленной серной кислоты составляет 263,62%.