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 %.