Дано: m(CuO с прим.)=640 мг, ω(примесей)=25%
Найти: V(H2)-?
Решение
1-й способ
1. Рассчитываем массовую долю чистого оксида меди (II) в образце:
ω(CuO)=100%-ω(примесей)=100%-25%=75%
2. Рассчитываем массу чистого оксида меди (II):
m(CuO)=(ω(CuO)•m(CuO с прим.)):100%=75%•640 мг:100%=480 мг
3. Количество вещества оксида меди (II) массой 480 мг вычисляем по формуле: n=m/M, где M ― молярная масса.
Mr(CuO)=Ar(Cu)+Ar(O)=84+16=80, поэтому M(CuO)=80 мг/ммоль
n(CuO)=m(CuO)/M(CuO)=480 мг : 80 мг/ммоль=6 ммоль
4. Составим химическое уравнение:
CuO + H2 = H2O + Cu
По уравнению реакции n(CuO):n(H2)=1:1, количество вещества одинаковое, поэтому:
n(H2)=n(CuO)=6 ммоль
5. Вычисляем объём водорода количеством вещества 6 ммоль по формуле: V=n•VM, где VM ― молярный объём.
V(Н2)=n(Н2)•VM=6 ммоль • 22,4 мл/ммоль=134,4 мл
2-й способ
1. Рассчитываем массу примесей в образце оксида меди (II):
m(примесей)=(ω(примесей)•m(CuO с прим.)):100%=25%•640 мг : 100%=160 мг
2. Рассчитываем массу чистого оксида меди (II) в образце:
m(CuO)=m(CuO с прим.) - m(примесей)=640 мг – 160 мг=480 мг
3. Составим химическое уравнение:
480 мг х мл
CuO + H2 = H2O + Cu
80 мг 22,4 мл
Над формулами соединений CuO и H2 записываем вычисленную массу оксида (480 мг) и неизвестный объём водорода (х мл), а под формулами соединений ― массу и объем соответствующего количества вещества согласно коэффициентам в химическом уравнении. При н.у. 1 ммоль любого газа занимает объем 22,4 мл.
Mr(CuO)=Ar(Cu)+Ar(O)=84+16=80, поэтому M(CuO)=80 мг/ммоль, масса 1 ммоль=80 мг
4. Объём водорода рассчитываем с помощью пропорции:
480 мг / 80 мг = х мл / 22,4 мл, отсюда
х=V(H2)=480 мг • 22,4 мл : 80 мг=134,4 мл
Ответ: для замещения всей меди из 640 мг образца оксида меди (II), содержащего 25% примесей, потребуется 134,4 мл водорода.