Химия
8 класс
Вопрос
Подкисленный серной кислотой раствор бихромата калия восстанавливали двуокисью серы, полученной при нагревании концентрированной серной кислоты с медью.
Напишите уравнения соответствующих химических реакций и вычислите:
а) количества бихромата калия, серной кислоты и меди, которые необходимо израсходовать, чтобы получить 28 г сульфата хрома;
б) количество и объем израсходованного $SO_2$ (при давлении 74 см рт. ст. и температуре $23^{\circ} С$).
Ответ
Названные в условии задачи реакции можно представить в виде уравнений
$\left.\begin{matrix} Cu + 2H_2SO_4 = CuSO_4 + SO_2+ 2H_2O \\ K_2Cr_2O_7 + 3SO_2 + H_2SO_4 = Cr_2(SO_4)_3 + K_2SO_4 + H_2O \end{matrix} \right | \begin{matrix} 3 \\ 1 \end{matrix}$
Для проведения расчетов запишем суммарное (итоговое) уравнение
$3Cu + K_2Cr_2O_7 + 7H_2SO_4 = 3CuSO_4 + Cr_2(SO_4)_3 + K_2SO_4 + 7H_2O$.
28 г сульфата хрома ($M = 392$) соответствуют $28 : 392 1/14$ моля. Из уравнения реакции следует, что на образование 1 моля $Cr_2(SO_4)_3$ расходуется 1 моль $K_2Cr_2O_7$, 7 молей $H_2SO_4$ и 3 моля меди, следовательно, для получения 1/14 моля сульфата хрома потребуется
$\frac{1}{14} моля = \frac{294}{14} = 21$ г $K_2Cr_2O_7$,
$\frac{7}{14} моля = \frac{98,7}{14} = 49$ г $H_2SO_4$,
$\frac{3}{14} моля = \frac{3 \cdot 63,54}{14} = 13,62$ г $Cu$.
Для получения 1 моля $Cr_2(SO_4)_3$ требуется 3 моля $SO_2$ поэтому для получения $\frac{1}{14}$ моля необходимо $\frac{3}{14}$ моля или $\frac{64 \cdot 3}{14} = 13,7$ г $SO_2$.
Объем этого количества газа можно определить по уравнению Менделеева - Клапейрона:
$V = \frac{nRT}{p} = \frac {3 \cdot 0,082 \cdot 296 \cdot 76}{14 \cdot 74} = 5,34$ л.