Дано:
- Масса меди (Cu) = 19,2 г
- Объем серной кислоты (H2SO4) = 22,79 мл
- Концентрация серной кислоты = 94%
- Плотность серной кислоты = 1,83 г/мл
- Масса бромной воды = 1200 г
- Массовая доля брома в бромной воде = 4%
Найти:
- Будет ли раствор бесцветным после пропускания газа через бромную воду?
Решение:
1. Определим количество молей серной кислоты:
Масса серной кислоты = объем × плотность = 22,79 мл × 1,83 г/мл = 41,7587 г
Масса серной кислоты в растворе = 94% от 41,7587 г = 0,94 × 41,7587 г = 39,3451 г
Молекулярная масса серной кислоты (H2SO4) = 98 г/моль
Количество моль серной кислоты = масса / молекулярная масса = 39,3451 г / 98 г/моль = 0,401 моль
2. Определим количество моль меди:
Молекулярная масса меди (Cu) = 63,5 г/моль
Количество моль меди = масса / молекулярная масса = 19,2 г / 63,5 г/моль = 0,303 моль
3. Реакция меди с серной кислотой:
Cu + 2 H2SO4 → CuSO4 + 2 H2O + SO2
Из уравнения видно, что 1 моль меди реагирует с 2 моль H2SO4. Поэтому, для полной реакции 0,303 моль меди требуется 0,303 × 2 = 0,606 моль H2SO4.
У нас есть только 0,401 моль H2SO4, то есть серной кислоты недостаточно для полной реакции с меди. Медь является избытком, а серная кислота — лимитирующим реагентом.
4. Найдем количество образующегося SO2:
Серная кислота (0,401 моль) полностью реагирует с медью. Следовательно, образуется 0,401 моль SO2.
5. Определим, сколько брома содержится в бромной воде:
Масса брома в бромной воде = 4% от 1200 г = 0,04 × 1200 г = 48 г
Молекулярная масса брома (Br2) = 160 г/моль
Количество моль брома = масса / молекулярная масса = 48 г / 160 г/моль = 0,3 моль
6. Реакция SO2 с бромной водой:
SO2 + Br2 + 2 H2O → H2SO4 + 2 HBr
Из уравнения видно, что 1 моль SO2 реагирует с 1 моль Br2. Следовательно, 0,401 моль SO2 требует 0,401 моль Br2.
У нас есть 0,3 моль Br2, что меньше, чем 0,401 моль, необходимое для реакции. Таким образом, брома недостаточно для полной реакции с SO2.
7. Следовательно, после реакции SO2 с бромной водой часть брома останется неизменной. Бромная вода будет окрашена в коричневый цвет.
Ответ:
Раствор не будет бесцветным после пропускания газа через бромную воду.