Дано: масса раствора гидроксида натрия (m1) = 80 г, концентрация гидроксида натрия (C1) = 20%, масса твёрдого остатка (m2) = 16 г, концентрация серной кислоты (C2) = 35%
Найдем количество вещества гидроксида натрия в растворе:
n(NaOH) = масса / молярная масса = 80 / 40 = 2 моль
Уравнение реакции между гидроксидом натрия и хлоридом меди (II):
2NaOH + CuCl2 -> Cu(OH)2↓ + 2NaCl
Согласно уравнению реакции, 2 моля гидроксида натрия реагируют с 1 молью хлорида меди (II). Следовательно, количество вещества CuCl2 равно половине количества вещества NaOH.
Таким образом, количество вещества CuCl2 = 1 моль
Молярная масса CuCl2 = 134.45 г/моль
Масса CuCl2 в растворе:
масса = количество вещества * молярная масса = 1 * 134.45 = 134.45 г
Масса Cu(OH)2 после прокаливания равна массе твёрдого остатка:
масса Cu(OH)2 = 16 г
Уравнение реакции между Cu(OH)2 и H2SO4:
Cu(OH)2 + H2SO4 -> CuSO4 + 2H2O
Найдем количество вещества Cu(OH)2:
n(Cu(OH)2) = масса / молярная масса = 16 / (63.55 + 2 * 16.00 + 2 * 1.01) = 0.1 моль
Согласно уравнению реакции, 1 моль Cu(OH)2 реагирует с 1 молью H2SO4. Следовательно, количество вещества H2SO4, необходимое для полного растворения остатка, равно количеству вещества Cu(OH)2.
Таким образом, количество вещества H2SO4 = 0.1 моль
Масса H2SO4, необходимая для полного растворения остатка:
масса = количество вещества * молярная масса = 0.1 * (98.08 + 2 * 16.00) = 11.69 г
Для приготовления 35%-го раствора серной кислоты, масса кислоты должна быть равна 35% от массы раствора:
масса H2SO4 = масса раствора * концентрация / 100%
11.69 г = масса раствора * 35 / 100
масса раствора = 33.4 г
Таким образом, для полного растворения остатка массой 16 г необходимо взять 33.4 г 35%-го раствора серной кислоты.
Массовая доля соли в растворе CuSO4:
массовая доля соли = масса CuSO4 / (масса H2SO4 + масса воды)
Молярная масса CuSO4 = 159.61 г/моль
Масса CuSO4:
масса CuSO4 = количество вещества * молярная масса = 0.1 * 159.61 = 15.961 г
Масса воды:
масса воды = масса H2SO4 + масса воды - масса CuSO4 = 33.4 - 11.69 - 15.961 = 5.75 г
Массовая доля соли в растворе CuSO4:
массовая доля соли = масса CuSO4 / (масса H2SO4 + масса воды) = 15.961 г / (11.69 г + 5.75 г) * 100% ≈ 59.64%
Ответ: для полного растворения остатка массой 16 г необходимо взять 33.4 г 35%-го раствора серной кислоты. Массовая доля соли CuSO4 в полученном растворе составляет примерно 59.64%.