Дано:
- Масса серной кислоты (98%-ной) = 100 г
- Масса сульфата меди пентагидрата (CuSO4·5H2O) = 50 г
Молекулярные массы:
- Молекулярная масса серной кислоты (H2SO4) = 98 г/моль
- Молекулярная масса сульфата меди пентагидрата (CuSO4·5H2O) = 249.6 г/моль
Найти:
- Массовую долю серной кислоты после полного обезвоживания кристаллогидрата.
Решение:
1. Определим количество вещества сульфата меди пентагидрата:
n(CuSO4·5H2O) = масса / молекулярная масса
n(CuSO4·5H2O) = 50 г / 249.6 г/моль ≈ 0.200 моль
2. Определим количество вещества серной кислоты (H2SO4) в 100 г раствора:
Масса H2SO4 в растворе = 100 г * 0.98 = 98 г
Количество вещества H2SO4 = 98 г / 98 г/моль = 1 моль
3. Реакция между серной кислотой и сульфатом меди пентагидрата:
CuSO4·5H2O + H2SO4 → CuSO4 + 5H2O + H2SO4
Из уравнения видно, что 1 моль CuSO4·5H2O реагирует с 1 моль H2SO4.
Поэтому 0.200 моль CuSO4·5H2O требует 0.200 моль H2SO4.
4. После реакции будет оставаться:
Оставшееся количество H2SO4 = начальное количество - использованное количество
Оставшееся количество H2SO4 = 1 моль - 0.200 моль = 0.800 моль
Масса оставшегося H2SO4 = 0.800 моль * 98 г/моль = 78.4 г
5. Общая масса смеси после реакции:
Масса оставшегося H2SO4 + масса нерастворенного сульфата меди (CuSO4)
Масса CuSO4 = 50 г (так как весь кристаллогидрат разлагается на CuSO4 и H2O)
Общая масса = 78.4 г + 50 г = 128.4 г
6. Массовая доля H2SO4:
Массовая доля = масса H2SO4 / общая масса смеси
Массовая доля = 78.4 г / 128.4 г ≈ 0.610 (или 61.0%)
Ответ:
Массовая доля серной кислоты после полного обезвоживания кристаллогидрата составляет примерно 61.0%.