Какова массовая доля сульфата меди (2) в полученном растворе, если при растворении 25 г медного купороса (CuSO4 * 5H2O

Для решения данной задачи, давайте пошагово разберемся в ее условии.

У нас есть начальный вес медного купороса (CuSO4 * 5H2O) равный 25 г. Когда мы его растворяем, получаем 20%-ный раствор соли. С другой стороны, мы добавляем измельченную смесь, образовавшуюся в результате прокаливания порошка алюминия (Al) массой 2,16 г с оксидом железа (Fe2O3) массой 6,4 г.

Теперь, чтобы найти массовую долю сульфата меди (CuSO4) в полученном растворе, нам нужно сравнить массу сульфата меди с общей массой полученного раствора. Давайте это сделаем:

1. Найдем количество вещества медного купороса (CuSO4 * 5H2O), добавленного в раствор. Для этого будем использовать молярную массу CuSO4 * 5H2O, которая равна 249,68 г/моль. Найдем количество вещества с помощью формулы:

\[n = \frac{m}{M}\]

где n - количество вещества, m - масса данного соединения, M - молярная масса данного соединения.

Подставляя значения:

\[n = \frac{25}{249.68} = 0.1001 \, \text{моль}\]

2. Найдем количество вещества сульфата меди (CuSO4) в медном купоросе. В CuSO4 1 моль меди (Cu) соответствует 1 моль сульфата меди, поэтому количество вещества CuSO4 также равно 0.1001 моль.

3. Разложение алюминия (Al) с оксидом железа (Fe2O3) протекает по следующей реакции:

\[2Al + Fe2O3 \rightarrow 2Fe + Al2O3\]

2 моль алюминия требуется для реакции с 1 молью оксида железа. Поэтому, исходя из полученного количества вещества CuSO4 в пункте 2, количество вещества алюминия (Al) также равно 0.1001 моль.

4. Используя массы алюминия (Al) и оксида железа (Fe2O3), найдем массу их суммы:

\[m = m_{Al} + m_{Fe2O3} = 2.16 \, \text{г} + 6.4 \, \text{г} = 8.56 \, \text{г}\]

5. Найдем количество вещества полученной смеси алюминия (Al) и оксида железа (Fe2O3) с помощью формулы из пункта 1:

\[n = \frac{m}{M} = \frac{8.56}{\text{молярная масса Al} + \text{молярная масса Fe2O3}}\]

Молярная масса алюминия (Al) равна 26.98 г/моль, а молярная масса оксида железа (Fe2O3) равна 159.7 г/моль.

Подставляя значения:

\[n = \frac{8.56}{26.98 + 159.7} = 0.0493 \, \text{моль}\]

6. Теперь сравним количество вещества сульфата меди (CuSO4) и суммы алюминия (Al) и оксида железа (Fe2O3). Заметим, что по общей реакции, 1 моль сульфата меди соответствует 2 молям алюминия. Поэтому количество вещества CuSO4 будет равно половине количества вещества суммы алюминия и оксида железа:

\[n_{CuSO4} = \frac{1}{2}n_{Al, Fe2O3} = \frac{1}{2} \times 0.0493 = 0.0247 \, \text{моль}\]

7. Итак, для определения массовой доли сульфата меди (CuSO4) в растворе, мы должны сравнить массу сульфата меди и массу всего раствора. Масса сульфата меди равна количеству вещества, умноженному на его молярную массу:

\[m_{CuSO4} = n_{CuSO4} \times M_{CuSO4}\]

где M_{CuSO4} - молярная масса сульфата меди, которая равна 159.61 г/моль.

Подставляя значения:

\[m_{CuSO4} = 0.0247 \times 159.61 = 3.95 \, \text{г}\]

8. Чтобы найти массовую долю сульфата меди в растворе, мы должны разделить массу сульфата меди на общую массу раствора и умножить на 100%:

\[ \text{Массовая доля} = \frac{m_{CuSO4}}{m_{\text{раствора}}} \times 100\% \]

Масса раствора равна сумме массы медного купороса и массы смеси алюминия и оксида железа:

\[m_{\text{раствора}} = m_{\text{медного купороса}} + m_{\text{смеси Al, Fe2O3}} = 25 \, \text{г} + 8.56 \, \text{г} = 33.56 \, \text{г}\]

Подставляя значения:

\[ \text{Массовая доля} = \frac{3.95}{33.56} \times 100\% = 11.76\% \]

Таким образом, правильный ответ на задачу составляет 11.76%. Возможно, в процессе решения вы допустили ошибку при расчетах. Проверьте каждый шаг внимательно, чтобы найти ошибку.