Дано:
- Масса раствора серной кислоты (H2SO4) = 15,0 г
- Массовая доля H2SO4 = 9,80 %
- Масса сульфида натрия (Na2S) = 3,90 г
Найти:
- Массу образовавшегося осадка после реакции с сульфатом меди(II) (CuSO4).
Решение:
1. Рассчитаем массу серной кислоты в растворе:
Масса H2SO4 = (масса раствора) * (массовая доля / 100)
Масса H2SO4 = 15,0 г * (9,80 / 100) = 1,47 г
2. Вычислим количество молей серной кислоты (H2SO4):
Молярная масса H2SO4:
- H: 1,01 г/моль * 2 = 2,02 г/моль
- S: 32,07 г/моль
- O: 16,00 г/моль * 4 = 64,00 г/моль
- Общая молярная масса = 2,02 + 32,07 + 64,00 = 98,09 г/моль
Количество H2SO4 = масса / молярная масса
Количество H2SO4 = 1,47 г / 98,09 г/моль ≈ 0,01497 моль
3. Рассчитаем количество молей сульфида натрия (Na2S):
Молярная масса Na2S:
- Na: 22,99 г/моль * 2 = 45,98 г/моль
- S: 32,07 г/моль
- Общая молярная масса = 45,98 + 32,07 = 78,05 г/моль
Количество Na2S = масса / молярная масса
Количество Na2S = 3,90 г / 78,05 г/моль ≈ 0,04992 моль
4. Записываем уравнение реакции между Na2S и H2SO4:
Na2S + H2SO4 → Na2SO4 + H2S↑
5. Определяем, какое вещество является лимитирующим:
На 1 моль H2SO4 требуется 1 моль Na2S.
У нас есть 0,01497 моль H2SO4 и 0,04992 моль Na2S.
При этом H2SO4 является лимитирующим реагентом, так как его меньше.
6. Рассчитываем количество образовавшегося газа H2S:
Количество H2S = количество H2SO4 (так как на 1 моль H2SO4 образуется 1 моль H2S)
Количество H2S = 0,01497 моль
7. Газы H2S реагируют с CuSO4, образуя осадок сульфида меди(I) (CuS):
H2S + CuSO4 → CuS↓ + H2SO4
8. Определяем количество образовавшегося осадка CuS:
Количество CuS = количество H2S = 0,01497 моль
9. Рассчитываем массу осадка CuS:
Молярная масса CuS:
- Cu: 63,55 г/моль
- S: 32,07 г/моль
- Общая молярная масса = 63,55 + 32,07 = 95,62 г/моль
Масса CuS = количество CuS * молярная масса CuS
Масса CuS = 0,01497 моль * 95,62 г/моль ≈ 1,43 г
Ответ:
- Масса образовавшегося осадка CuS = 1,43 г