Какой объем раствора натрий-сульфида (с содержанием Na2S 8% и плотностью 1,1 г/см3) требуется для полного осаждения

Для решения данной задачи, нам потребуется найти массу меди, которая будет растворена в соляной кислоте после прокаливания. Затем мы сможем использовать это значение, чтобы определить необходимый объем раствора натрий-сульфида.

Шаг 1: Расчет массы меди

Известно, что масса меди, которая была прокалина на воздухе, составляет 12,7 г.

Шаг 2: Расчет молярной массы меди

Молярная масса меди (Cu) равна 63,546 г/моль.

Шаг 3: Расчет количества вещества меди

Используя формулу количества вещества:

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

где \(n\) - количество вещества в молях, \(m\) - масса вещества в граммах, \(M\) - молярная масса вещества.

Подставляя известные значения, получаем:

\[
n = \frac{12,7\, \text{г}}{63,546\, \text{г/моль}} = 0,2\, \text{моль}
\]

Шаг 4: Расчет количества ионов меди

Уравнение прекисления меди:

\[
Cu + 2HCl = CuCl_2 + H_2
\]

Из уравнения видно, что для полного растворения 1 моля меди требуется 2 моля соляной кислоты. Значит, для растворения 0,2 моль меди понадобится:

\[
0,2\, \text{моль} \cdot 2 = 0,4\, \text{моль} \text{ HCl}
\]

Шаг 5: Расчет массы соляной кислоты

Масса соляной кислоты (HCl) можно определить, используя формулу количества вещества:

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

где \(n\) - количество вещества в молях, \(m\) - масса вещества в граммах, \(M\) - молярная масса вещества.

Молярная масса соляной кислоты (HCl) равна 36,461 г/моль.

Подставляя известные значения, получаем:

\[
0,4\, \text{моль} = \frac{m}{36,461\, \text{г/моль}}
\]

\[
m = 0,4\, \text{моль} \cdot 36,461\, \text{г/моль} = 14,584\, \text{г}
\]

Таким образом, масса соляной кислоты, необходимая для растворения меди, составляет 14,584 г.

Шаг 6: Расчет объема раствора натрий-сульфида

Известно, что содержание Na2S в растворе составляет 8%.

Плотность раствора Na2S равна 1,1 г/см3.

Шаг 6.1: Расчет массы раствора Na2S

Масса раствора Na2S можно рассчитать, используя формулу:

\[
m = V \cdot \rho
\]

где \(m\) - масса вещества, \(V\) - объем вещества, \(\rho\) - плотность вещества.

Подставляя известные значения, получаем:

\[
m = V \cdot 1,1\, \text{г/см3}
\]

Шаг 6.2: Расчет массы Na2S в растворе

Масса Na2S в растворе можно рассчитать, используя формулу:

\[
m_{Na_2S} = m \cdot \frac{8}{100}
\]

где \(m_{Na_2S}\) - масса Na2S в граммах.

Подставляя известные значения, получаем:

\[
m_{Na_2S} = m \cdot \frac{8}{100}
\]

\[
m_{Na_2S} = V \cdot 1,1\, \text{г/см3} \cdot \frac{8}{100}
\]

Шаг 6.3: Расчет количества вещества Na2S

Используя формулу количества вещества:

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

где \(n\) - количество вещества в молях, \(m\) - масса вещества в граммах, \(M\) - молярная масса вещества.

Молярная масса Na2S равна 78,045 г/моль.

Подставляя известные значения, получаем:

\[
n_{Na_2S} = \frac{m_{Na_2S}}{M_{Na_2S}}
\]

\[
n_{Na_2S} = \frac{V \cdot 1,1\, \text{г/см3} \cdot \frac{8}{100}}{78,045\, \text{г/моль}}
\]

Шаг 6.4: Расчет объема раствора Na2S

Объем раствора Na2S можно рассчитать, используя формулу количества вещества:

\[
n = \frac{V}{V_m}
\]

где \(n\) - количество вещества в молях, \(V\) - объем вещества, \(V_m\) - молярный объем вещества.

Молярный объем вещества равен \(\frac{V_m}{n_m}\), где \(n_m\) - количество вещества в моль/л.

Подставляя известные значения, получаем:

\[
\frac{V \cdot 1,1\, \text{г/см3} \cdot \frac{8}{100}}{78,045\, \text{г/моль}} = \frac{V}{V_m}
\]

Решая уравнение относительно объема \(V\), получаем:

\[
V = \frac{\frac{V \cdot 1,1\, \text{г/см3} \cdot \frac{8}{100}}{78,045\, \text{г/моль}}}{\frac{1}{n_m}}
\]

где значение молярного объема \(V_m = 22,4\, \text{л/моль}\) (при стандартных условиях).

Таким образом, для полного осаждения ионов меди из раствора понадобится объем раствора натрий-сульфида, который можно рассчитать, используя данную формулу.