Химия
8 класс
Вопрос
Лаборатория располагает 5 кг кристаллического медного купороса, содержащего 3,7 % примесей. При очистке этого соединения потери могут достигать 7 %.
Вычислите объем раствора, который можно получить из этого количества очищенного медного купороса при условии, что
а) раствор должен быть насыщенным при $0^{\circ} С$;
б) концентрация раствора должна составлять 0,5 н.;
в) концентрация раствора должна составлять 1 М;
г) концентрация раствора должна составлять 20 %.
Определите количество грамм-ионов $SO_4^{2-}$, содержащееся в 50 мл раствора сернокислой меди, если на титрование этого количества требуется 50 мл 0,1 н. раствора гидроксида бария.
Объясните сущность следующих понятий, используемых при описании растворов: 1) насыщенный, 2) ненасыщенный, 3) нормальный, 4) молярный, 5) концентрированный, 6) изотонический.
Ответ
Количество купороса, полученного в результате очистки, составляет 100 % - 3,7 % (примеси) - 7 % (потери при кристаллизации) = 89,3 % от взятого количества этого соединения, что равно $5 \: кг \cdot 0,893 = 4,465 \: кг CuSO_4 \cdot 5H_2O$ ($M = 250$).
а. Растворимость медного купороса при $0^{\circ} С$, согласно таблицам, соответствует содержанию в 100 г $H_2O$ 14,3 г $CuSO_4$ ($М = 160$).
250 г $CuSO_4 - 5H_2O$ соответствуют 160 г $CuSO_4$,
4,465 кг $CuSO_4 \cdot 5H_2O - x$; кг $CuSO_4$,
$х = 2,857$ кг $CuSO_4$;
в 100 г $H_2O$ содержится 14,3 г $CuSO_4$,
в $у$ г $H_2O$ - 2,857 г $CuSO_4$,
$у = 19980 \: г = 19,980 \: кг H_2O$.
Общая масса раствора составляет $2,857 + 19,980 = 22,837$ кг (для приготовления раствора придется взять $22,837 кг - 4,465 кг = 18,372 кг$, или 18,372 л, воды и 4,465 кг медного купороса.), а его объем при плотности 1,1 кг/л равен
$V_1 = \frac{22,837}{1,1} = 20,7$ л.
б. В 1 л 0,5 н. раствора медного купороса должно содержаться 0,5 г-экв, или 0,25 моля, $CuSO_4$, что соответствует $0,25 \cdot 250 = 62,5 \: г CuSO_4 \cdot 5H_2O$.
Из 62,5 г $CuSO_4 \cdot 5H_2O$ можно приготовить 1 л 0,5 н. раствора $CuSO_4$,
из 4465 г. $CuSO_4 \cdot 5H_2O - V_2$ 0,5 н. раствора $CuSO_4$,
$V_2 = 71,4$ л.
в. В 1 л 1 М раствора $CuSO_4$ содержится 1 моль $CuSO_4$ или $CuSO_4 \cdot 5H_2O$.
250 г $CuSO_4 \cdot 5H_2O$ занимают объем 1 л,
4465 г $CuSO_4 \cdot 5H_2O - V_{3}$,
$V_3 = 17,85$ л.
г. В 100 г 20 %-ного раствора содержится 20 г $CuSO_4$,
в $z$ г 20 %-ного раствора - 2857 г $CuSO_4$,
$z = 14,27$ кг.
Если плотность такого раствора составляет около 1,2 г/мл (табличные данные), то
$V_4 = \frac{14,27}{1,2} = 11,9$ л.
д. Реакция $CuSO_4$ с раствором $Ba(OH)_2$ протекает по уравнению
$CuSO_4 +Ba(OH)_2 = Cu(OH)_2 \downarrow + BaSO_4 \downarrow$.
В 50 мл 0,1 н. раствора $Ba(OH)_2$ содержатся $0,05 \cdot 0,1 = 0,005$ г-экв ионов $Ba^{2+}$ и 0,005 г-экв ионов $OH^{-}$, которые прореагируют с 0,005 г-экв $CuSO_4$, содержащимися также в 50 мл раствора
$V_1 \cdot н_1 = V_2 \cdot н_2$.
Поэтому концентрация раствора $CuSO_4$ также равна 0,1 н. и в этом растворе содержится $\frac{М}{2} \cdot 0,05 = 0,025$ г-ионов $SO_4^{2-}$.