Question

Смесь малахита ((CuOH)2CO3) и карбоната цинка, в которой соотношение числа атомов углерода к числу атомов кислорода равно 5 : 19, растворили в 580,1 г разбавленного раствора серной кислоты. При этом все исходные вещества прореагировали полностью, и выделилось 11,2 л газа (н.у.). К полученному раствору добавили 52 г цинка. После того как массовая доля сульфата меди(II) уменьшилась до 2,5%, всю смесь цинка и меди отделили. Вычислите массовую долю сульфата цинка в конечном растворе

Answer 1

Записываем уравнения реакций:
[1]    (CuOH)2CO3 + 2H2SO4 = 2CuSO4 + CO2 + 3H2O
[2]    ZnCO3 + H2SO4 = ZnSO4 + CO2 + H2O
[3]    CuSO4 + Zn = Cu + ZnSO4 Производим необходимые вычисления:
Пусть в исходной смеси было x моль (CuOH)2CO3 и y моль ZnCO3 n(O в (CuOH)2CO3) = 5n((CuOH)2CO3) = 5x моль
n(O в ZnCO3) = 3n(ZnCO3) = 3y моль
n(C в (CuOH)2CO3) = n((CuOH)2CO3) = x моль
n(C в ZnCO3) = n(ZnCO3) = y моль
n(CO2 полученного)[1] и [2] = 11,2 / 22,4 = 0,5 моль n(CO2 полученного)[1] = n((CuOH)2CO3) = x моль n(CO2 полученного)[2] = n(ZnCO3) = y моль
{ x + y = 0,5 x + y 5x + 3y = 5 19 х = 0,2 моль y = 0,3 моль
m((CuOH)2CO3) = 222 ∙ 0,2 = 44,4 г
m(ZnCO3) = 125 ∙ 0,3 = 37,5 г
m(CO2 полученного)[1] и [2] = 44 ∙ 0,5 = 22 г
m(р-ра после [1] и [2]) = 44,4 + 37,5 + 580,1 – 22 = 640 г
n(CuSO4 полученного)[1] = 2n((CuOH)2CO3) = 0,4 моль
m(CuSO4 полученного)[1] = 160 ∙ 0,4 = 64 г n(Zn исх.) = 52 / 65 = 0,8 моль Пусть в реакцию [3] вступило z моль Zn
m(Zn прореаг.) = 65z г
n(Cu полученной) = n(Zn прореаг.) = z моль m(Cu полученной) = 64z г
n(CuSO4 прореаг.)[3] = n(Zn прореаг.) = z моль m(CuSO4 прореаг.)[3] = 160z г
 
m(конечного р-ра) = 640 + 65z – 64z = 640 + z г 64 – 160z 640 + z = 0,025 z = 0,3 моль
n(ZnSO4 полученного)[2] = n(ZnCO3) = 0,3 моль n(ZnSO4 полученного)[3] = n(Zn прореаг.) = 0,3 моль n(ZnSO4 полученного)[2] и [3] = 0,3 + 0,3 = 0,6 моль
m(ZnSO4 полученного)[2] и [3] = 161 ∙ 0,6 = 96,6 г
m(конечного р-ра) = 640 + 0,3 = 640,3 г
(ZnSO4) = 96,6 / 640,3 = 0,151, или 15,1%