Дано:
- Объем раствора сульфита натрия: 18,2 мл
- Плотность раствора сульфита натрия: 1,1 г/мл
- Массовая доля сульфита натрия: 9,44%
- Молярная масса меди (Cu): 64 г/моль
Найти:
- Массу растворившейся меди (m(Cu))
- Массовые доли солей в конечном растворе (co(NaHSO3) и co(Na2SO3))
Решение:
1) Рассчитаем массу раствора сульфита натрия:
масса раствора (Na2SO3) = объем * плотность = 18,2 мл * 1,1 г/мл = 20,02 г
Теперь найдем массу соли:
масса Na2SO3 = (массовая доля / 100) * масса раствора = 0,0944 * 20,02 г = 1,89 г
2) Найдем количество вещества сульфита натрия:
n(Na2SO3) = масса / молярная масса = 1,89 г / 126 г/моль ≈ 0,015 моль
3) Запишем уравнения реакций. При нагревании меди с концентрированной серной кислотой образуется диоксид серы:
Cu + 2 H2SO4 → CuSO4 + SO2 + 2 H2O (1)
Сульфит натрия реагирует с диоксидом серы:
Na2SO3 + SO2 + H2O → 2 NaHSO3 (2)
В реакции участвует n(Na2SO3) = 0,015 моль, значит, на реакцию пойдет 0,015 моль SO2.
4) Рассчитаем количество вещества меди:
Поскольку из уравнения (1) мы видим, что на 1 моль меди расходуется 1 моль SO2, то:
x (количество вещества меди) = n(SO2) = 0,015 моль
5) Всего медь растворилась в количестве:
m(Cu) = x * M(Cu) = 0,015 моль * 64 г/моль = 0,96 г
6) Найдем массу конечного раствора:
масса конечного раствора = масса раствора Na2SO3 + масса SO2 + масса Cu
масса SO2 = 0,015 моль * 64 г/моль = 0,96 г
масса конечного раствора = 20,02 г + 0,96 г + 0,96 г = 21,92 г
7) Теперь найдем массу образовавшихся солей:
m(NaHSO3) = 2 * n(Na2SO3) * M(NaHSO3) = 2 * (0,015 - x) * 104 г/моль
m(NaHSO3) = 2 * (0,015 - 0,005659) * 104 = 2 * 0,009341 * 104 ≈ 1,94 г
8) Массовые доли солей:
co(NaHSO3) = m(NaHSO3) / масса конечного раствора = 1,94 г / 21,92 г * 100% ≈ 8,84%
co(Na2SO3) = m(Na2SO3) / масса конечного раствора = 1,89 г / 21,92 г * 100% ≈ 8,61%
Ответ:
m(Cu) = 0,96 г; co(NaHSO3) ≈ 8,84%; co(Na2SO3) ≈ 8,61%.