Question

Магний массой 12,5 г добавили к 18%-му раствору, полученному при растворении 40 г CuCl2 ∙ 2H2O в необходимом количестве воды. По окончании реакции к раствору прилили 158 г 24%-й серной кислоты. Определите массовые доли солей в конечном растворе

Answer 1

дано:
m(Mg) = 12.5 г m(CuCl2*2H2O) = 40 г ω(раствора CuCl2) = 18% = 0.18 m(раствора H2SO4) = 158 г ω(H2SO4) = 24% = 0.24

найти:
массовые доли солей в конечном растворе

решение:
Молярная масса CuCl2*2H2O:
M(CuCl2*2H2O) = 170 г/моль

Количество вещества CuCl2*2H2O:
n(CuCl2*2H2O) = 40 г / 170 г/моль ≈ 0.235 моль

Масса CuCl2:
M(CuCl2) = 134.5 г/моль m(CuCl2) = 0.235 моль * 134.5 г/моль ≈ 31.6 г

Масса раствора CuCl2:
m(раствора CuCl2) = m(CuCl2) / ω(раствора CuCl2) = 31.6 г / 0.18 ≈ 175.6 г

Масса воды в растворе CuCl2:
m(H2O) = 175.6 г - 31.6 г = 144 г

Реакция магния с CuCl2:
Mg + CuCl2 = MgCl2 + Cu
n(Mg) = 12.5 г / 24 г/моль ≈ 0.52 моль
Так как n(Mg) > n(CuCl2), CuCl2 прореагирует полностью.

Масса MgCl2:
n(MgCl2) = n(CuCl2) ≈ 0.235 моль m(MgCl2) = 0.235 моль * 95 г/моль ≈ 22.3 г

Масса непрореагировавшего Mg:
m(Mg)оставш = (0.52 моль - 0.235 моль) * 24 г/моль ≈ 6.84 г

Масса H2SO4 в растворе:
m(H2SO4) = 0.24 * 158 г = 37.92 г

Количество вещества H2SO4:
n(H2SO4) = 37.92 г / 98 г/моль ≈ 0.387 моль

Реакция H2SO4 с Mg:
Mg + H2SO4 = MgSO4 + H2
n(H2SO4) для Mg = n(Mg)оставш = 6.84 г / 24 г/моль ≈ 0.285 моль
n(H2SO4)оставш = 0.387 моль - 0.285 моль = 0.102 моль

Масса MgSO4:
n(MgSO4) = n(Mg)оставш ≈ 0.285 моль m(MgSO4) = 0.285 моль * 120 г/моль ≈ 34.2 г

Общая масса конечного раствора:
m(конечный раствор) ≈ 175.6 г + 6.84 г + 158 г - (0.285 моль * 2 г/моль) ≈ 340 г

Массовые доли солей:
ω(MgCl2) ≈ 22.3 г / 340 г ≈ 0.065 ≈ 6.5% ω(MgSO4) ≈ 34.2 г / 340 г ≈ 0.1 ≈ 10% ω(H2SO4)оставш ≈ (0.102 моль * 98 г/моль) / 340 г ≈ 0.029 ≈ 2.9%

Ответ:
ω(MgCl2) ≈ 6.5% ω(MgSO4) ≈ 10% ω(H2SO4) ≈ 2.9%