34. Расчеты массовой доли химического соединения в смеси: #274521

$2H_2O\rightarrow 2H_2\uparrow+O_2\uparrow$

$Ba(NO_3)_2+CuSO_4\rightarrow BaSO_4\downarrow+Cu(NO_3)_2$

Масса нитрата бария в исходном растворе:

$m(Ba(NO_3)_2)=522\cdot0{,}10=52{,}2$ $г$

Количество вещества нитрата бария:

$n(Ba(NO_3)_2)=\frac{52{,}2}{261}=0{,}2$ $моль$

Количество вещества водорода, выделившегося на катоде:

$n(H_2)=\frac{94{,}08}{22{,}4}=4{,}2$ $моль$

По уравнению электролиза воды:

$n(O_2)=\frac{1}{2}n(H_2)=\frac{1}{2}\cdot4{,}2=2{,}1$ $моль$

Масса выделившегося водорода:

$m(H_2)=4{,}2\cdot2=8{,}4$ $г$

Масса выделившегося кислорода:

$m(O_2)=2{,}1\cdot32=67{,}2$ $г$

Масса раствора после электролиза:

$m_{р-ра}=522-8{,}4-67{,}2=446{,}4$ $г$

Молярная масса медного купороса:

$M(CuSO_4\cdot5H_2O)=160+5\cdot18=250$ $г/моль$

Количество вещества медного купороса:

$n(CuSO_4\cdot5H_2O)=\frac{100}{250}=0{,}4$ $моль$

Количество вещества сульфата меди (II):

$n(CuSO_4)=0{,}4$ $моль$

Масса сульфата меди (II):

$m(CuSO_4)=0{,}4\cdot160=64$ $г$

Масса кристаллизационной воды в медном купоросе:

$m(H_2O)=100-64=36$ $г$

Пусть масса воды, к которой добавили медный купорос, равна $x$ $г$.

Тогда масса насыщенного раствора сульфата меди (II):

$m_{р-ра}(CuSO_4)=100+x$ $г$

Массовая доля сульфата меди (II) в насыщенном растворе:

$\omega_1(CuSO_4)=\frac{64}{100+x}$

По уравнению реакции с нитратом бария:

$n(CuSO_4\ прореаг.)=n(Ba(NO_3)_2)=0{,}2$ $моль$

Масса сульфата меди (II), вступившего в реакцию:

$m(CuSO_4\ прореаг.)=0{,}2\cdot160=32$ $г$

Масса сульфата меди (II), оставшегося в растворе:

$m(CuSO_4\ ост.)=64-32=32$ $г$

Количество вещества осадка сульфата бария:

$n(BaSO_4)=n(Ba(NO_3)_2)=0{,}2$ $моль$

Масса осадка сульфата бария:

$m(BaSO_4)=0{,}2\cdot233=46{,}6$ $г$

Масса раствора после реакции:

$m_{р-ра}=446{,}4+100+x-46{,}6=499{,}8+x$ $г$

Массовая доля сульфата меди (II) в растворе после реакции:

$\omega_2(CuSO_4)=\frac{32}{499{,}8+x}$

По условию массовая доля сульфата меди (II) уменьшилась в $4$ раза:

$\omega_2(CuSO_4)=\frac{\omega_1(CuSO_4)}{4}$

$\frac{32}{499{,}8+x}=\frac{64}{4(100+x)}$

$\frac{32}{499{,}8+x}=\frac{16}{100+x}$

$32(100+x)=16(499{,}8+x)$

$3200+32x=7996{,}8+16x$

$16x=4796{,}8$

$x=299{,}8$ $г$

Общая масса воды в насыщенном растворе сульфата меди (II):

$m(H_2O)=299{,}8+36=335{,}8$ $г$

Растворимость сульфата меди (II):

$S(CuSO_4)=\frac{64}{335{,}8}\cdot100=19{,}06$ $г$ на $100$ $г$ воды.