К раствору массой 40,8 г с массовой долей гидроксида калия 12,2 % добавили водный раствор, содержащий 6,56 г сульфата меди(II). Выпавший осадок отфильтровали и прокалили при 400 °С. В результате было получено 3,08 г чёрного твёрдого вещества. Рассчитайте практический выход получения конечного продукта.
от

1 Ответ

дано:

масса раствора = 40,8 г  
массовая доля KOH = 12,2 %  
маса сульфата меди(II) = 6,56 г  
масса конечного продукта (черного вещества) = 3,08 г  

найти:

практический выход получения конечного продукта.

решение:

1. Найдем массу гидроксида калия (KOH) в растворе:

m(KOH) = масса раствора * массовая доля KOH  
m(KOH) = 40,8 г * 0,122 = 4,97616 г

2. Теперь найдем количество молей KOH:

M(KOH) = M(K) + M(O) + M(H)  
M(K) = 39,10 г/моль  
M(O) = 16,00 г/моль  
M(H) = 1,01 г/моль  
M(KOH) = 39,10 г/моль + 16,00 г/моль + 1,01 г/моль = 56,11 г/моль  

n(KOH) = m(KOH) / M(KOH)  
n(KOH) = 4,97616 г / 56,11 г/моль ≈ 0,0885 моль

3. Рассчитаем количество молей сульфата меди(II) (CuSO4):

M(CuSO4) = M(Cu) + M(S) + 4*M(O)  
M(Cu) = 63,55 г/моль  
M(S) = 32,07 г/моль  
M(O) = 16,00 г/моль  
M(CuSO4) = 63,55 г/моль + 32,07 г/моль + 4*16,00 г/моль = 159,62 г/моль

n(CuSO4) = m(CuSO4) / M(CuSO4)  
n(CuSO4) = 6,56 г / 159,62 г/моль ≈ 0,0411 моль

4. Реакция между KOH и CuSO4 происходит по уравнению:

CuSO4 + 2 KOH -> Cu(OH)2↓ + K2SO4

Из уравнения видно, что на 1 моль CuSO4 требуется 2 моль KOH. Найдем ограничивающий реагент.

n(KOH) (доступно) = 0,0885 моль  
n(CuSO4) (доступно) = 0,0411 моль

Количество моль KOH, необходимое для реакции с n(CuSO4):

n(KOH, необх.) = 2 * n(CuSO4)  
n(KOH, необх.) = 2 * 0,0411 моль = 0,0822 моль

Поскольку 0,0885 моль KOH доступно, а требуется 0,0822 моль, то ограничивающим реагентом является CuSO4.

5. Найдем количество образовавшегося осадка Cu(OH)2:

n(Cu(OH)2) = n(CuSO4) = 0,0411 моль

Молярная масса Cu(OH)2:

M(Cu(OH)2) = M(Cu) + 2*M(OH)  
M(OH) = 17,01 г/моль  
M(Cu(OH)2) = 63,55 г/моль + 2*17,01 г/моль = 97,57 г/моль

6. Рассчитаем теоретическую массу Cu(OH)2:

m(Cu(OH)2) = n(Cu(OH)2) * M(Cu(OH)2)  
m(Cu(OH)2) = 0,0411 моль * 97,57 г/моль ≈ 4,01 г

7. Теперь рассчитаем практический выход конечного продукта (черное вещество), который получается при прокаливании Cu(OH)2. При прокаливании Cu(OH)2 разлагается с образованием CuO:

Cu(OH)2 → CuO + H2O

Практический выход черного вещества (CuO) составляет:

выход = (масса полученного продукта / теоретическая масса) * 100%  
выход = (3,08 г / 4,01 г) * 100% ≈ 76,7 %

ответ:

Практический выход получения конечного продукта составляет примерно 76,7 %.
от