Дано:
- Объем воды = 320 см³ = 0.32 л
- Масса медного купороса (CuSO4·5H2O) = 12.2 г
- Масса чугунных опилок = 3.66 г
- Содержание углерода в чугуне = 4.22%
Найти:
Массу меди (Cu), выделившейся в эксперименте.
Решение:
Сначала найдем количество молей медного купороса.
Молярная масса медного купороса CuSO4·5H2O:
MCuSO4·5H2O = MCu + MS + 4 * MO + 5 * MH2O
= 63.55 + 32.07 + 4 * 16 + 5 * (2 * 1.01 + 16)
= 63.55 + 32.07 + 64 + 90.10
= 249.72 г/моль
Теперь рассчитаем количество молей медного купороса:
nCuSO4·5H2O = m / M = 12.2 г / 249.72 г/моль ≈ 0.0489 моль
В каждом моле медного купороса содержится 1 моль меди, поэтому:
nCu = nCuSO4·5H2O ≈ 0.0489 моль
Теперь найдем массу меди, которую можно получить из этого количества:
mCu = nCu * MCu = 0.0489 моль * 63.55 г/моль ≈ 3.11 г
Теперь проверим возможность реакции с чугунными опилками.
Сначала найдем массу углерода в чугунных опилках:
mC = 3.66 г * 4.22% = 3.66 г * 0.0422 ≈ 0.154 г
Углерод может реагировать с медным купоросом. Для реакции требуется 1 моль углерода на 1 моль меди.
Рассчитаем количество молей углерода:
M углерода = 12.01 г/моль
nC = m / M = 0.154 г / 12.01 г/моль ≈ 0.0128 моль
Так как количество молей углерода (0.0128 моль) меньше, чем количество молей меди (0.0489 моль), то именно углерод будет лимитирующим реагентом. Это значит, что выделится только 0.0128 моль меди.
Теперь найдем массу меди, выделившейся в результате реакции:
mCu выделившейся = nC * MCu = 0.0128 моль * 63.55 г/моль ≈ 0.814 г
Ответ:
Масса меди, выделившейся в эксперименте, составляет примерно 0.814 г.