Дано:

m(смеси CuO и Cu) = 70,4 гр

m(р-ра H₂SO₄) = 392 гр

ω(р-ра H₂SO₄) = 10%

m(Fe) = 28 гр

m(смеси Fe и Cu) = 68,8 гр

m(р-ра HCl) = 365 гр

ω(р-ра HCl) = 15%

-----------------------------------------------------

Найти:

ω(HCl) - ?

Решение:

1) Запишем три реакции которые все сказаны по условию задачи:

1) CuO + H₂SO₄ → CuSO₄ + H₂O

2) CuSO₄ + Fe → Cu↓ + FeSO₄

3) Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂↑

2) Запишем необходимые вычисления под уравнением (1):

Пусть n(CuO в исходной смеси) = 2x моль, тогда n(Cu в исходной смеси) = 3/2×n(CuO в исходной смеси) = 3/2 × 2x моль = 3x моль.

3) Запишем сначала молекулярные массы оксида меди(II), и меди в их исходном веществе, а потом мы находим их массы:

M(CuO) = 64+16 = 80 гр/моль

M(Cu) = 64 гр/моль

m(CuO в исходной смеси) = M(CuO) × n(CuO в исходной смеси) = 80 гр/моль × 2x моль = 160х гр

m(Cu в исходной смеси) = M(Cu) × n(Cu в исходной смеси) = 64 гр/моль × 3x моль = 192х гр

4) В условий сказано что смесь оксида меди(ll) и меди массой 70,4 гр, и у нас под пунктом (3) значит мы должны прибавить нахождении массы их в исходном веществе, значит нам надо найти x моля:

m(CuO в исходной смеси) + m(Cu в исходной смеси) = m(смеси CuO и Cu)

160x + 192х = 70,4 гр

352х = 70,4 гр

x = 70,4 гр/352

х = 0,2 моль

Следовательно мы получим:

n(CuO в исходной смеси) = 2х = 2×0,2 моль = 0,4 моль

n(Cu в исходной смеси) = 3х = 3×0,2 моль = 0,6 моль

5) Найдем на всякий случай массу меди в исходном веществе:

m(Cu в исходной смеси) = M(Cu) × n(Cu в исходной смеси) = 64 гр/моль × 0,6 моль = 38,4 гр

6) Теперь находим сначала массу исходной серной кислоты, а потом его количество молей, и теперь полученного сульфата меди, и железа:

ω(р-ра H₂SO₄) = m(H₂SO₄ исх.)×100%/m(р-ра H₂SO₄)

m(H₂SO₄ исх.) = ω(р-ра H₂SO₄)×m(р-ра H₂SO₄)/100%

m(H₂SO₄ исх.) = 10% × 392 гр/100% = 0,1 × 392 гр = 39,2 гр

M(H₂SO₄) = 1×2+32+16×4 = 2+32+64 = 98 гр/моль

n(H₂SO₄ исх.) = m(H₂SO₄ исх.)/M(H₂SO₄) = 39,2 гр/98 гр/моль = 0,4 моль

n(CuSO₄ полученного) = n(H₂SO₄ исх.) = 0,4 моль

M(Fe) = 56 гр/моль

n(Fe исх.) = m(Fe)/M(Fe) = 28 гр/56 гр/моль = 0,5 моль

7) Запишем необходимые вычисления под уравнением (2):

Пусть в реакцию (2) вступило n(Fe) = у моль, тогда n(Cu полученной) = n(Fe прореаг.) = у моль

8) Далее мы находим массу железа, и меди полученной:

m(Fe прореаг.) = M(Fe) × n(Fe прореаг.) = 56 гр/моль × у моль = 56у гр

m(Cu полученной) = M(Cu) × n(Cu полученной) = 64 гр/моль × у моль = 64у моль

9) В условий сказано что смесь железа и меди общей массой 68,8 гр, и смеси прибавили 28 гр железа, и у нас под пунктом (5), и (8), значит мы должны прибавить нахождении массы меди полученного, железа про реагирующей, и массу меди в исходном веществе:

m(Cu в исходной смеси) + m(Fe) - m(Fe прореаг.) + m(Cu полученной) = m(смеси Fe и Cu)

38,4+28-56у+64у = 68,8 гр

-56у+64у = 68,8 гр -38,4-28

8у = 2,4 гр

у = 2,4 гр/8

у = 0,3 моль

10) Далее мы находим количества вещества остатки железа, и его массу:

n(Fe ост.) = n(Fe исх.) - y = 0,5 моль - 0,3 моль = 0,2 моль

m(Fe ост.) = M(Fe) × n(Fe ост.) = 56 гр/моль × 0,2 моль = 11,2 гр

11) Теперь мы находим массу исходного вещества соляной кислоты, и количества его вещества:

ω(р-ра HCl) = m(HCl исх.)×100%/m(р-ра HCl)

m(HCl исх.) = ω(р-ра HCl)×m(р-ра HCl)/100%

m(HCl исх.) = 15% × 365 гр/100% = 0,15 × 365 гр = 54,75 гр

M(HCl) = 1+35,5 = 36,5 гр/моль

n(HCl исх.) = m(HCl исх.)/M(HCl) = 54,75 гр/36,5 гр/моль = 1,5 моль

12) Теперь мы находим количества вещества водорода полученного и его массу, а потом количества вещества прореагирующей соляной кислоты:

n(H₂ полученного) = n(Fe ост.) = 0,2 моль

M(H₂) = 1 гр/моль × 2 = 2 гр/моль

m(H₂ полученного) = M(H₂)×n(H₂ полученного) = 2 гр/моль × 0,2 моль = 0,4 моль

n(HCl прореаг.) = 2n(Fe ост.) = 2×0,2 моль = 0,4 моль

13) Теперь мы находим количества вещества оставшегося соляной кислоты, а потом его массу:

n(HCl ост.) = n(HCl исх.) - n(HCl прореаг.) = 1,5 моль - 0,4 моль = 1,1 моль

m(HCl ост.) = M(HCl) × n(HCl ост.) = 36,5 гр/моль × 1,1 моль = 40,15 гр

14) Еще мы находим массу раствора:

m(р-ра) = m(р-ра HCl) + m(Fe ост.) - m(H₂ полученного) = 365 гр - 11,2 гр - 0,4 гр = 375,8 гр

15) И на последок мы находим массовую долю соляной кислоты в полученном растворе:

ω(HCl) = m(HCl ост.)/m(р-ра) × 100%

ω(HCl) = 40,15 гр/375,8 гр × 100% ≈ 0,107 × 100% ≈ 10,7%

Ответ: ω(HCl) = 10,7%