34. Расчеты массовой доли химического соединения в смеси: все задания

$Na_2CO_3 + Ca(NO_3)_2 \rightarrow CaCO_3\downarrow + 2NaNO_3$

$Na_2CO_3 + 2HNO_3 \rightarrow 2NaNO_3 + CO_2\uparrow + H_2O$

В насыщенном растворе на $31{,}8\text{ г}$ соли приходится $100\text{ г}$ воды, значит масса такого раствора равна $131{,}8\text{ г}$.

Масса соли во всём растворе: $m(Na_2CO_3)=395{,}4\cdot\frac{31{,}8}{131{,}8}=95{,}4\text{ г}$.

В первой части образовалось $50\text{ г}$ $CaCO_3$, значит $n(CaCO_3)=\frac{50}{100}=0{,}5\text{ моль}$, поэтому $n(Na_2CO_3)=0{,}5\text{ моль}$ и $m(Na_2CO_3)=0{,}5\cdot106=53\text{ г}$.

Тогда во второй части осталось $m(Na_2CO_3)=95{,}4-53=42{,}4\text{ г}$, $n(Na_2CO_3)=\frac{42{,}4}{106}=0{,}4\text{ моль}$.

Масса второй части раствора:

$m_2=395{,}4-\frac{53\cdot131{,}8}{31{,}8}=175{,}7\text{ г}$.

Масса азотной кислоты в добавленном растворе:

$m(HNO_3)=252\cdot0{,}30=75{,}6\text{ г}$, $n(HNO_3)=\frac{75{,}6}{63}=1{,}2\text{ моль}$.

На реакцию с $0{,}4\text{ моль}$ $Na_2CO_3$ расходуется $0{,}8\text{ моль}$ $HNO_3$, то есть $m(HNO_3)=0{,}8\cdot63=50{,}4\text{ г}$.

Осталось кислоты:

$75{,}6-50{,}4=25{,}2\text{ г}$.

Выделилось $CO_2$:

$n(CO_2)=0{,}4\text{ моль}$, $m(CO_2)=0{,}4\cdot44=17{,}6\text{ г}$.

Масса конечного раствора:

$m_{\text{р-ра}}=175{,}7+252-17{,}6=410{,}1\text{ г}$.

Массовая доля кислоты:

$\omega(HNO_3)=\frac{25{,}2}{410{,}1}\cdot100\% \approx6{,}1\%$.

$Ca_3P_2 + 6HCl \rightarrow 3CaCl_2 + 2PH_3\uparrow$

$Na_2CO_3 + CaCl_2 \rightarrow CaCO_3\downarrow + 2NaCl$

$Na_2CO_3 + 2HCl \rightarrow 2NaCl + CO_2\uparrow + H_2O$

Найдём количество вещества фосфида кальция:

$n(Ca_3P_2)=\frac{18{,}2}{182}=0{,}1\text{ моль}$

Масса соляной кислоты в растворе:

$m(HCl)=182{,}5\cdot0{,}20=36{,}5\text{ г}$

Количество вещества соляной кислоты:

$n(HCl)=\frac{36{,}5}{36{,}5}=1\text{ моль}$

По уравнению реакции на $0{,}1\text{ моль}$ $Ca_3P_2$ требуется:

$n(HCl)=0{,}1\cdot6=0{,}6\text{ моль}$

Следовательно, кислота взята в избытке. Остаток кислоты:

$n(HCl)_{\text{ост}}=1-0{,}6=0{,}4\text{ моль}$

При этом образуется:

$n(CaCl_2)=0{,}1\cdot3=0{,}3\text{ моль}$

Количество вещества кристаллической соды:

$n(Na_2CO_3\cdot10H_2O)=\frac{200{,}2}{286}=0{,}7\text{ моль}$

Следовательно:

$n(Na_2CO_3)=0{,}7\text{ моль}$

На реакцию с оставшейся кислотой расходуется:

$n(Na_2CO_3)=\frac{0{,}4}{2}=0{,}2\text{ моль}$

На реакцию с хлоридом кальция расходуется:

$n(Na_2CO_3)=0{,}3\text{ моль}$

Общее количество израсходованного карбоната натрия:

$n(Na_2CO_3)=0{,}2+0{,}3=0{,}5\text{ моль}$

Количество оставшегося карбоната натрия:

$n(Na_2CO_3)_{\text{ост}}=0{,}7-0{,}5=0{,}2\text{ моль}$

Масса оставшегося карбоната натрия:

$m(Na_2CO_3)=0{,}2\cdot106=21{,}2\text{ г}$

Масса выделившегося фосфина:

$m(PH_3)=0{,}2\cdot34=6{,}8\text{ г}$

Масса углекислого газа:

$m(CO_2)=0{,}2\cdot44=8{,}8\text{ г}$

Масса осадка карбоната кальция:

$m(CaCO_3)=0{,}3\cdot100=30\text{ г}$

Масса конечного раствора:

$m_{\text{р-ра}}=18{,}2+182{,}5+200{,}2-6{,}8-8{,}8-30=355{,}3\text{ г}$

Массовая доля карбоната натрия:

$\omega(Na_2CO_3)=\frac{21{,}2}{355{,}3}\cdot100\% \approx6{,}0\%$.

$(NH_4)_2CO_3 + 2NaOH \xrightarrow{t^\circ} Na_2CO_3 + 2NH_3\uparrow + 2H_2O$

$(NH_4)_2CO_3 + 2HCl \rightarrow 2NH_4Cl + CO_2\uparrow + H_2O$

Масса воды равна: $m(H_2O)=250\text{ г}$

По условию растворимости на $100\text{ г}$ воды приходится $96\text{ г}$ соли, значит масса растворённого карбоната аммония:

$m((NH_4)_2CO_3)=\frac{96\cdot250}{100}=240\text{ г}$

Количество вещества карбоната аммония:

$n((NH_4)_2CO_3)=\frac{240}{96}=2{,}5\text{ моль}$

Пусть в первой колбе было $x\text{ моль}$ $(NH_4)_2CO_3$, тогда во второй колбе было $(2{,}5-x)\text{ моль}$.

В первой колбе из $1\text{ моль}$ $(NH_4)_2CO_3$ образуется $2\text{ моль}$ $NH_3$, значит:

$n(NH_3)=2x$

Во второй колбе из $1\text{ моль}$ $(NH_4)_2CO_3$ образуется $1\text{ моль}$ $CO_2$, значит:

$n(CO_2)=2{,}5-x$

По условию объём газа из второй колбы в $3$ раза меньше объёма газа из первой колбы:

$2{,}5-x=\frac{2x}{3}$

$7{,}5-3x=2x$

$5x=7{,}5$

$x=1{,}5\text{ моль}$

Значит во второй колбе было:

$n((NH_4)_2CO_3)=2{,}5-1{,}5=1\text{ моль}$

Масса раствора во второй колбе:

$m_{\text{р-ра}}=96+100=196\text{ г}$

Количество вещества образовавшегося хлорида аммония:

$n(NH_4Cl)=2\cdot1=2\text{ моль}$

Масса хлорида аммония:

$m(NH_4Cl)=2\cdot53{,}5=107\text{ г}$

Количество вещества углекислого газа:

$n(CO_2)=1\text{ моль}$

Масса углекислого газа:

$m(CO_2)=1\cdot44=44\text{ г}$

Масса конечного раствора во второй колбе:

$m_{\text{кон. р-ра}}=196+250-44=402\text{ г}$

Массовая доля соли:

$\omega(NH_4Cl)=\frac{107}{402}\cdot100\% \approx26{,}6\%$.

$Li_3P + 3HCl \rightarrow 3LiCl + PH_3\uparrow$

$Li_3N + 4HCl \rightarrow 3LiCl + NH_4Cl$

Количество вещества газа:

$n(PH_3)=\frac{5{,}6}{22{,}4}=0{,}25\text{ моль}$

По уравнению реакции:

$n(Li_3P)=n(PH_3)=0{,}25\text{ моль}$

Масса фосфида лития:

$m(Li_3P)=0{,}25\cdot52=13\text{ г}$

Пусть количество вещества $Li_3N$ равно $x\text{ моль}$. Тогда его масса:

$m(Li_3N)=35x\text{ г}$

Масса протонов в $Li_3P$:

$m_p(Li_3P)=0{,}25\cdot(3\cdot3+15)=0{,}25\cdot24=6\text{ г}$

Масса протонов в $Li_3N$:

$m_p(Li_3N)=x\cdot(3\cdot3+7)=16x\text{ г}$

По условию:

$\frac{6+16x}{13+35x}=0{,}46$

$6+16x=5{,}98+16{,}1x$

$0{,}1x=0{,}02$

$x=0{,}2\text{ моль}$

Значит:

$n(Li_3N)=0{,}2\text{ моль}$

$m(Li_3N)=0{,}2\cdot35=7\text{ г}$

Масса смеси:

$m_{\text{смеси}}=13+7=20\text{ г}$

Масса $HCl$ в исходном растворе:

$m(HCl)=200\cdot0{,}365=73\text{ г}$

Количество вещества $HCl$:

$n(HCl)=\frac{73}{36{,}5}=2\text{ моль}$

На реакцию с $Li_3P$ расходуется:

$n(HCl)=0{,}25\cdot3=0{,}75\text{ моль}$

На реакцию с $Li_3N$ расходуется:

$n(HCl)=0{,}2\cdot4=0{,}8\text{ моль}$

Всего израсходовано кислоты:

$n(HCl)=0{,}75+0{,}8=1{,}55\text{ моль}$

Осталось кислоты:

$n(HCl)_{\text{ост}}=2-1{,}55=0{,}45\text{ моль}$

$m(HCl)_{\text{ост}}=0{,}45\cdot36{,}5=16{,}425\text{ г}$

Масса выделившегося фосфина:

$m(PH_3)=0{,}25\cdot34=8{,}5\text{ г}$

Масса конечного раствора:

$m_{\text{р-ра}}=200+20-8{,}5=211{,}5\text{ г}$

Массовая доля кислоты в конечном растворе:

$\omega(HCl)=\frac{16{,}425}{211{,}5}\cdot100\% \approx7{,}8\%$.

$AlCl_3 + 3NH_3\cdot H_2O \rightarrow Al(OH)_3\downarrow + 3NH_4Cl$

$NH_3 + SO_2 + H_2O \rightarrow NH_4HSO_3$

Пусть масса $NH_3$ в растворе равна $x\text{ г}$, тогда масса воды равна $(125-x)\text{ г}$.

Масса протонов в $NH_3$:

$m_p(NH_3)=x\cdot\frac{10}{17}$

Масса протонов в $H_2O$:

$m_p(H_2O)=(125-x)\cdot\frac{10}{18}$

По условию:

$x\cdot\frac{10}{17}+(125-x)\cdot\frac{10}{18}=125\cdot0{,}56$

$x=17\text{ г}$

Количество вещества аммиака:

$n(NH_3)=\frac{17}{17}=1\text{ моль}$

Количество вещества хлорида алюминия:

$n(AlCl_3)=\frac{40{,}05}{133{,}5}=0{,}3\text{ моль}$

На реакцию с $AlCl_3$ расходуется:

$n(NH_3)=0{,}3\cdot3=0{,}9\text{ моль}$

Осталось аммиака:

$n(NH_3)_{\text{ост}}=1-0{,}9=0{,}1\text{ моль}$

Количество вещества образовавшегося $NH_4Cl$:

$n(NH_4Cl)=0{,}3\cdot3=0{,}9\text{ моль}$

$m(NH_4Cl)=0{,}9\cdot53{,}5=48{,}15\text{ г}$

Количество вещества $SO_2$:

$n(SO_2)=\frac{2{,}24}{22{,}4}=0{,}1\text{ моль}$

Образуется кислая соль:

$n(NH_4HSO_3)=0{,}1\text{ моль}$

$m(NH_4HSO_3)=0{,}1\cdot99=9{,}9\text{ г}$

Масса осадка:

$m(Al(OH)_3)=0{,}3\cdot78=23{,}4\text{ г}$

Масса конечного раствора:

$m_{\text{р-ра}}=125+40{,}05+0{,}1\cdot64-23{,}4=148{,}05\text{ г}$

Массовая доля $NH_4Cl$:

$\omega(NH_4Cl)=\frac{48{,}15}{148{,}05}\cdot100\%\approx32{,}5\%$

Массовая доля $NH_4HSO_3$:

$\omega(NH_4HSO_3)=\frac{9{,}9}{148{,}05}\cdot100\%\approx6{,}7\%$

$2CuSO_4 + 2H_2O \xrightarrow{электролиз} 2Cu\downarrow + O_2\uparrow + 2H_2SO_4$

$2H_2O \xrightarrow{электролиз} 2H_2\uparrow + O_2\uparrow$

$BaCl_2 + H_2SO_4 \rightarrow BaSO_4\downarrow + 2HCl$

Масса $CuSO_4$ в исходном растворе:

$m(CuSO_4)=640\cdot0{,}15=96\text{ г}$

Количество вещества $CuSO_4$:

$n(CuSO_4)=\frac{96}{160}=0{,}6\text{ моль}$

При электролизе $0{,}6\text{ моль}$ $CuSO_4$ образуется:

$n(O_2)=\frac{0{,}6}{2}=0{,}3\text{ моль}$

Всего на аноде выделилось кислорода:

$n(O_2)=\frac{11{,}2}{22{,}4}=0{,}5\text{ моль}$

После полного электролиза $CuSO_4$ дополнительно выделилось:

$n(O_2)=0{,}5-0{,}3=0{,}2\text{ моль}$

При электролизе воды вместе с $0{,}2\text{ моль}$ $O_2$ выделилось:

$n(H_2)=2\cdot0{,}2=0{,}4\text{ моль}$

Количество вещества образовавшейся серной кислоты:

$n(H_2SO_4)=n(CuSO_4)=0{,}6\text{ моль}$

Масса $BaCl_2$ в добавленном растворе:

$m(BaCl_2)=665{,}6\cdot0{,}25=166{,}4\text{ г}$

Количество вещества $BaCl_2$:

$n(BaCl_2)=\frac{166{,}4}{208}=0{,}8\text{ моль}$

На реакцию с $H_2SO_4$ расходуется:

$n(BaCl_2)=0{,}6\text{ моль}$

Осталось хлорида бария:

$n(BaCl_2)_{\text{ост}}=0{,}8-0{,}6=0{,}2\text{ моль}$

$m(BaCl_2)_{\text{ост}}=0{,}2\cdot208=41{,}6\text{ г}$

Масса выделившейся меди:

$m(Cu)=0{,}6\cdot64=38{,}4\text{ г}$

Масса кислорода:

$m(O_2)=0{,}5\cdot32=16\text{ г}$

Масса водорода:

$m(H_2)=0{,}4\cdot2=0{,}8\text{ г}$

Масса осадка $BaSO_4$:

$m(BaSO_4)=0{,}6\cdot233=139{,}8\text{ г}$

Масса конечного раствора:

$m_{\text{р-ра}}=640+665{,}6-38{,}4-16-0{,}8-139{,}8=1110{,}6\text{ г}$

Массовая доля $BaCl_2$:

$\omega(BaCl_2)=\frac{41{,}6}{1110{,}6}\cdot100\%\approx3{,}7\%$

$KBr + AgNO_3 \rightarrow AgBr\downarrow + KNO_3$

$KI + AgNO_3 \rightarrow AgI\downarrow + KNO_3$

$2KI + 2Cu(NO_3)_2 \rightarrow 2CuI\downarrow + I_2 + 2KNO_3$

По второй колбе найдём количество вещества $KI$:

$n(CuI)=\frac{28{,}65}{191}=0{,}15\text{ моль}$

По уравнению:

$n(KI)=n(CuI)=0{,}15\text{ моль}$

Масса $KI$ в $300\text{ г}$ раствора:

$m(KI)=0{,}15\cdot166=24{,}9\text{ г}$

Массовая доля $KI$:

$\omega(KI)=\frac{24{,}9}{300}\cdot100\%=8{,}3\%$

В $250\text{ г}$ раствора первой колбы содержалось:

$m(KI)=250\cdot0{,}083=20{,}75\text{ г}$

$n(KI)=\frac{20{,}75}{166}=0{,}125\text{ моль}$

Пусть массовая доля $KBr$ равна $x$. Тогда:

$n(KBr)=\frac{250x}{119}$

Масса $AgNO_3$ в добавленном растворе:

$m(AgNO_3)=430\cdot0{,}40=172\text{ г}$

Количество вещества $AgNO_3$:

$n(AgNO_3)=\frac{172}{170}$

После реакций осталось:

$m(AgNO_3)_{\text{ост}}=172-170\cdot\left(\frac{250x}{119}+0{,}125\right)$

Масса осадков:

$m_{\text{осадков}}=188\cdot\frac{250x}{119}+235\cdot0{,}125$

Масса раствора после отделения осадков:

$m_{\text{р-ра}}=250+430-\left(188\cdot\frac{250x}{119}+235\cdot0{,}125\right)$

По условию:

$\frac{172-170\cdot\left(\frac{250x}{119}+0{,}125\right)}{250+430-\left(188\cdot\frac{250x}{119}+235\cdot0{,}125\right)}=0{,}0844$

Решая уравнение, получаем: $x\approx0{,}296$

Следовательно: $\omega(KBr)=29{,}6\%$

Так как во всех колбах был один и тот же исходный раствор, в третьей колбе массовые доли солей такие же $\omega(KBr)=29{,}6\%$; $\omega(KI)=8{,}3\%$.

$2Mg(NO_3)_2 \xrightarrow{t^\circ} 2MgO + 4NO_2\uparrow + O_2\uparrow$

$Mg(NO_3)_2 + 2NaOH \rightarrow Mg(OH)_2\downarrow + 2NaNO_3$

$MgO + 2HNO_3 \rightarrow Mg(NO_3)_2 + H_2O$

Пусть в первой части твёрдого остатка содержалось $x\text{ моль}$ $Mg(NO_3)_2$ и $y\text{ моль}$ $MgO$.

Масса первой части:

$148x+40y=39{,}6$

Масса $NaOH$ в исходном растворе:

$m(NaOH)=410\cdot0{,}30=123\text{ г}$

После реакции осталось:

$m(NaOH)_{\text{ост}}=123-80x$

Масса раствора после реакции с первой частью:

$m_{\text{р-ра}}=410+148x-58x=410+90x$

По условию массовая доля щёлочи стала $25%$:

$\frac{123-80x}{410+90x}=0{,}25$

$123-80x=102{,}5+22{,}5x$

$102{,}5x=20{,}5$

$x=0{,}2\text{ моль}$

Тогда:

$148\cdot0{,}2+40y=39{,}6$

$29{,}6+40y=39{,}6$

$y=0{,}25\text{ моль}$

Вторая часть твёрдого остатка в $4$ раза больше первой:

$\frac{158{,}4}{39{,}6}=4$

Значит во второй части:

$n(Mg(NO_3)_2)=0{,}2\cdot4=0{,}8\text{ моль}$

$n(MgO)=0{,}25\cdot4=1\text{ моль}$

Масса азотной кислоты в растворе:

$m(HNO_3)=525\cdot0{,}30=157{,}5\text{ г}$

$n(HNO_3)=\frac{157{,}5}{63}=2{,}5\text{ моль}$

На растворение $1\text{ моль}$ $MgO$ расходуется:

$n(HNO_3)=2\text{ моль}$

Осталось кислоты:

$n(HNO_3)_{\text{ост}}=2{,}5-2=0{,}5\text{ моль}$

$m(HNO_3)_{\text{ост}}=0{,}5\cdot63=31{,}5\text{ г}$

Масса конечного раствора:

$m_{\text{р-ра}}=525+158{,}4=683{,}4\text{ г}$

Массовая доля кислоты:

$\omega(HNO_3)=\frac{31{,}5}{683{,}4}\cdot100\%\approx4{,}6\%$.

Электролиз раствора хлорида меди (II):

$CuCl_2 \rightarrow Cu + Cl_2$

Масса хлорида меди (II) в исходном растворе:

$m(CuCl_2)=270\cdot0{,}20=54 г$

Количество вещества хлорида меди (II):

$n(CuCl_2)=\frac{54}{135}=0{,}4 моль$

Количество вещества газа, выделившегося на аноде:

$n(Cl_2)=\frac{4{,}48}{22{,}4}=0{,}2 моль$

По уравнению реакции:

$n(CuCl_2\ прореаг.)=n(Cl_2)=0{,}2 моль$

Количество вещества оставшегося хлорида меди (II):

$n(CuCl_2\ ост.)=0{,}4-0{,}2=0{,}2 моль$

Масса меди, выделившейся на катоде:

$m(Cu)=0{,}2\cdot64=12{,}8 г$

Масса хлора, выделившегося на аноде:

$m(Cl_2)=0{,}2\cdot71=14{,}2 г$

Масса раствора после электролиза:

$m_1=270-12{,}8-14{,}2=243 г$

При добавлении раствора гидроксида натрия протекает реакция:

$CuCl_2+2NaOH\rightarrow Cu(OH)_2+2NaCl$

Масса гидроксида натрия в добавленном растворе:

$m(NaOH)=120\cdot0{,}20=24 г$

Количество вещества гидроксида натрия:

$n(NaOH)=\frac{24}{40}=0{,}6 моль$

На реакцию с оставшимся хлоридом меди (II) требуется:

$n(NaOH\ прореаг.)=2n(CuCl_2)=2\cdot0{,}2=0{,}4 моль$

Количество вещества щёлочи, оставшейся в избытке:

$n(NaOH\ изб.)=0{,}6-0{,}4=0{,}2 моль$

Масса щёлочи, оставшейся в растворе:

$m(NaOH\ изб.)=0{,}2\cdot40=8 г$

Количество вещества осадка гидроксида меди (II):

$n(Cu(OH)_2)=n(CuCl_2)=0{,}2 моль$

Масса осадка:

$m(Cu(OH)_2)=0{,}2\cdot98=19{,}6 г$

Масса полученного раствора:

$m_2=243+120-19{,}6=343{,}4 г$

Массовая доля щёлочи в полученном растворе:

$\omega(NaOH)=\frac{8}{343{,}4}\cdot100\%=2{,}33\%$.

$Cu+4HNO_3\rightarrow Cu(NO_3)_2+2NO_2+2H_2O$

$3Cu+8HNO_3\rightarrow 3Cu(NO_3)_2+2NO+4H_2O$

$2NO_2+2KOH\rightarrow KNO_3+KNO_2+H_2O$

Пусть количество вещества бурого газа равно $n(NO_2)=x$ $моль$.

Масса атомов водорода в растворе после поглощения газа:

$m(H)=375{,}6\cdot0{,}0836=31{,}40016$ $г$

Количество вещества атомов водорода:

$n(H)=\frac{31{,}40016}{1}=31{,}40016$ $моль$

Так как атомы водорода в полученном растворе содержатся в воде, то:

$n(H_2O)=\frac{31{,}40016}{2}=15{,}70008$ $моль$

$m(H_2O)=15{,}70008\cdot18=282{,}60144$ $г$

По уравнению реакции поглощения $NO_2$:

$n(KNO_3)=\frac{x}{2}$ $моль$

$n(KNO_2)=\frac{x}{2}$ $моль$

Масса солей, образовавшихся при поглощении $NO_2$:

$m(KNO_3)+m(KNO_2)=\frac{x}{2}\cdot101+\frac{x}{2}\cdot85=93x$ $г$

Масса полученного раствора:

$282{,}60144+93x=375{,}6$

$93x=92{,}99856$

$x=1$ $моль$

Следовательно:

$n(NO_2)=1$ $моль$

По условию объёмы газов равны, значит:

$n(NO)=n(NO_2)=1$ $моль$

По уравнению реакции меди с разбавленной азотной кислотой:

$n(Cu(NO_3)_2)=\frac{3}{2}n(NO)=\frac{3}{2}\cdot1=1{,}5$ $моль$

Масса образовавшейся соли:

$m(Cu(NO_3)_2)=1{,}5\cdot188=282$ $г$

Количество вещества меди, растворившейся во второй колбе:

$n(Cu)=n(Cu(NO_3)_2)=1{,}5$ $моль$

Масса растворившейся меди:

$m(Cu)=1{,}5\cdot64=96$ $г$

Масса выделившегося газа:

$m(NO)=1\cdot30=30$ $г$

Масса раствора, полученного во второй колбе:

$m_{р-ра}=350+250+96-30=666$ $г$

Массовая доля соли в полученном растворе:

$\omega(Cu(NO_3)_2)=\frac{282}{666}\cdot100\%=42{,}34\%$.

$Mg+CuSO_4\rightarrow MgSO_4+Cu$

$Mg+2HCl\rightarrow MgCl_2+H_2$

Молярная масса медного купороса:

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

Количество вещества медного купороса:

$n(CuSO_4\cdot5H_2O)=\frac{50}{250}=0{,}2$ $моль$

Количество вещества сульфата меди (II):

$n(CuSO_4)=n(CuSO_4\cdot5H_2O)=0{,}2$ $моль$

Масса сульфата меди (II):

$m(CuSO_4)=0{,}2\cdot160=32$ $г$

Так как получен $20\%$-ный раствор соли, масса раствора равна:

$m_{р-ра}(CuSO_4)=\frac{32}{0{,}20}=160$ $г$

Количество вещества магния:

$n(Mg)=\frac{14{,}4}{24}=0{,}6$ $моль$

По уравнению реакции с сульфатом меди (II):

$n(Mg\ прореаг.)=n(CuSO_4)=0{,}2$ $моль$

Количество вещества магния, оставшегося в избытке:

$n(Mg\ изб.)=0{,}6-0{,}2=0{,}4$ $моль$

Количество вещества меди, выделившейся в осадок:

$n(Cu)=n(CuSO_4)=0{,}2$ $моль$

Масса меди:

$m(Cu)=0{,}2\cdot64=12{,}8$ $г$

Масса хлороводорода в добавленном растворе:

$m(HCl)=146\cdot0{,}25=36{,}5$ $г$

Количество вещества хлороводорода:

$n(HCl)=\frac{36{,}5}{36{,}5}=1$ $моль$

На реакцию с избытком магния потребуется:

$n(HCl\ прореаг.)=2n(Mg\ изб.)=2\cdot0{,}4=0{,}8$ $моль$

Количество вещества хлороводорода, оставшегося в растворе:

$n(HCl\ изб.)=1-0{,}8=0{,}2$ $моль$

Масса хлороводорода, оставшегося в растворе:

$m(HCl\ изб.)=0{,}2\cdot36{,}5=7{,}3$ $г$

Количество вещества водорода:

$n(H_2)=n(Mg\ изб.)=0{,}4$ $моль$

Масса выделившегося водорода:

$m(H_2)=0{,}4\cdot2=0{,}8$ $г$

Масса образовавшегося раствора:

$m_{р-ра}=160+14{,}4+146-12{,}8-0{,}8=306{,}8$ $г$

Массовая доля хлороводорода в образовавшемся растворе:

$\omega(HCl)=\frac{7{,}3}{306{,}8}\cdot100\%=2{,}38\%$.

$ZnO+CO\rightarrow Zn+CO_2$

$ZnO+2NaOH+H_2O\rightarrow Na_2[Zn(OH)_4]$

$Zn+2NaOH+2H_2O\rightarrow Na_2[Zn(OH)_4]+H_2$

Количество вещества оксида цинка:

$n(ZnO)=\frac{16{,}2}{81}=0{,}2$ $моль$

Количество вещества угарного газа:

$n(CO)=\frac{1{,}12}{22{,}4}=0{,}05$ $моль$

По уравнению реакции:

$n(ZnO\ прореаг.)=n(CO)=0{,}05$ $моль$

Количество вещества образовавшегося цинка:

$n(Zn)=0{,}05$ $моль$

Количество вещества оставшегося оксида цинка:

$n(ZnO\ ост.)=0{,}2-0{,}05=0{,}15$ $моль$

Масса образовавшегося цинка:

$m(Zn)=0{,}05\cdot65=3{,}25$ $г$

Масса оставшегося оксида цинка:

$m(ZnO\ ост.)=0{,}15\cdot81=12{,}15$ $г$

Масса гидроксида натрия в исходном растворе:

$m(NaOH)=60\cdot0{,}40=24$ $г$

Количество вещества гидроксида натрия:

$n(NaOH)=\frac{24}{40}=0{,}6$ $моль$

На реакцию с оксидом цинка потребуется:

$n(NaOH)=2n(ZnO)=2\cdot0{,}15=0{,}3$ $моль$

На реакцию с цинком потребуется:

$n(NaOH)=2n(Zn)=2\cdot0{,}05=0{,}1$ $моль$

Общее количество вещества гидроксида натрия, вступившего в реакцию:

$n(NaOH\ прореаг.)=0{,}3+0{,}1=0{,}4$ $моль$

Количество вещества гидроксида натрия, оставшегося в растворе:

$n(NaOH\ изб.)=0{,}6-0{,}4=0{,}2$ $моль$

Масса гидроксида натрия, оставшегося в растворе:

$m(NaOH\ изб.)=0{,}2\cdot40=8$ $г$

Количество вещества выделившегося водорода:

$n(H_2)=n(Zn)=0{,}05$ $моль$

Масса выделившегося водорода:

$m(H_2)=0{,}05\cdot2=0{,}1$ $г$

Масса образовавшегося раствора:

$m_{р-ра}=60+3{,}25+12{,}15-0{,}1=75{,}3$ $г$

Массовая доля гидроксида натрия в образовавшемся растворе:

$\omega(NaOH)=\frac{8}{75{,}3}\cdot100\%=10{,}62\%$.

$PBr_5+8NaOH\rightarrow Na_3PO_4+5NaBr+4H_2O$

$Na_3PO_4+3AgNO_3\rightarrow Ag_3PO_4\downarrow+3NaNO_3$

$NaBr+AgNO_3\rightarrow AgBr\downarrow+NaNO_3$

Пусть количество вещества бромида фосфора(V) равно:

$n(PBr_5)=x$ $моль$

Тогда количество вещества гидроксида натрия:

$n(NaOH)=8x$ $моль$

Масса бромида фосфора (V):

$m(PBr_5)=431x$ $г$

Масса гидроксида натрия:

$m(NaOH)=8x\cdot40=320x$ $г$

Так как бромид фосфора (V) и раствор гидроксида натрия смешали в массовом соотношении $1:10$, масса раствора гидроксида натрия равна:

$m_{р-ра}(NaOH)=10m(PBr_5)=4310x$ $г$

После первой реакции образовались:

$n(Na_3PO_4)=x$ $моль$

$n(NaBr)=5x$ $моль$

При добавлении нитрата серебра образуются осадки $Ag_3PO_4$ и $AgBr$, а единственным растворённым веществом становится $NaNO_3$.

Количество вещества нитрата натрия:

$n(NaNO_3)=3x+5x=8x$ $моль$

Масса нитрата натрия в конечном растворе:

$m(NaNO_3)=680\cdot0{,}10=68$ $г$

С другой стороны:

$m(NaNO_3)=8x\cdot85=680x$ $г$

Следовательно:

$680x=68$

$x=0{,}1$ $моль$

Количество вещества нитрата серебра, вступившего в реакцию:

$n(AgNO_3)=8x=8\cdot0{,}1=0{,}8$ $моль$

Масса нитрата серебра:

$m(AgNO_3)=0{,}8\cdot170=136$ $г$

Масса бромида фосфора (V):

$m(PBr_5)=431\cdot0{,}1=43{,}1$ $г$

Масса раствора гидроксида натрия:

$m_{р-ра}(NaOH)=10\cdot43{,}1=431$ $г$

Количество вещества осадка фосфата серебра:

$n(Ag_3PO_4)=x=0{,}1$ $моль$

Масса осадка фосфата серебра:

$m(Ag_3PO_4)=0{,}1\cdot419=41{,}9$ $г$

Количество вещества осадка бромида серебра:

$n(AgBr)=5x=5\cdot0{,}1=0{,}5$ $моль$

Масса осадка бромида серебра:

$m(AgBr)=0{,}5\cdot188=94$ $г$

Общая масса осадков:

$m_{осадков}=41{,}9+94=135{,}9$ $г$

Масса добавленного раствора нитрата серебра:

$m_{р-ра}(AgNO_3)=680+135{,}9-43{,}1-431=341{,}8$ $г$

Массовая доля нитрата серебра в добавленном растворе:

$\omega(AgNO_3)=\frac{136}{341{,}8}\cdot100\%=39{,}79\%$.

$NaH_2PO_4+2NaOH\rightarrow Na_3PO_4+2H_2O$

$Na_3PO_4+3AgNO_3\rightarrow Ag_3PO_4\downarrow+3NaNO_3$

$2AgNO_3+2NaOH\rightarrow Ag_2O\downarrow+2NaNO_3+H_2O$

Пусть массы исходных веществ равны:

$m(H_2O)=4{,}5x$ $г$

$m(NaH_2PO_4)=0{,}9x$ $г$

$m(NaOH)=x$ $г$

Количество вещества дигидрофосфата натрия:

$n(NaH_2PO_4)=\frac{0{,}9x}{120}=0{,}0075x$ $моль$

Количество вещества гидроксида натрия:

$n(NaOH)=\frac{x}{40}=0{,}025x$ $моль$

По уравнению реакции с дигидрофосфатом натрия:

$n(NaOH\ прореаг.)=2n(NaH_2PO_4)=2\cdot0{,}0075x=0{,}015x$ $моль$

Количество вещества гидроксида натрия, оставшегося в избытке:

$n(NaOH\ изб.)=0{,}025x-0{,}015x=0{,}01x$ $моль$

Количество вещества фосфата натрия:

$n(Na_3PO_4)=n(NaH_2PO_4)=0{,}0075x$ $моль$

Единственное растворённое вещество в конечном растворе — $NaNO_3$.

Масса нитрата натрия в конечном растворе:

$m(NaNO_3)=442\cdot0{,}25=110{,}5$ $г$

Количество вещества нитрата натрия:

$n(NaNO_3)=\frac{110{,}5}{85}=1{,}3$ $моль$

По уравнениям реакций с нитратом серебра:

$n(NaNO_3)=3n(Na_3PO_4)+n(NaOH\ изб.)$

$1{,}3=3\cdot0{,}0075x+0{,}01x$

$1{,}3=0{,}0325x$

$x=40$

Массы исходных веществ:

$m(H_2O)=4{,}5\cdot40=180$ $г$

$m(NaH_2PO_4)=0{,}9\cdot40=36$ $г$

$m(NaOH)=40$ $г$

Масса исходного раствора:

$m_{исх}=180+36+40=256$ $г$

Количество вещества фосфата натрия:

$n(Na_3PO_4)=0{,}0075\cdot40=0{,}3$ $моль$

Количество вещества избытка гидроксида натрия:

$n(NaOH\ изб.)=0{,}01\cdot40=0{,}4$ $моль$

Количество вещества нитрата серебра, вступившего в реакции:

$n(AgNO_3)=3n(Na_3PO_4)+n(NaOH\ изб.)$

$n(AgNO_3)=3\cdot0{,}3+0{,}4=1{,}3$ $моль$

Масса нитрата серебра:

$m(AgNO_3)=1{,}3\cdot170=221$ $г$

Количество вещества осадка фосфата серебра:

$n(Ag_3PO_4)=n(Na_3PO_4)=0{,}3$ $моль$

Масса осадка фосфата серебра:

$m(Ag_3PO_4)=0{,}3\cdot419=125{,}7$ $г$

Количество вещества осадка оксида серебра:

$n(Ag_2O)=\frac{n(NaOH\ изб.)}{2}=\frac{0{,}4}{2}=0{,}2$ $моль$

Масса осадка оксида серебра:

$m(Ag_2O)=0{,}2\cdot232=46{,}4$ $г$

Общая масса осадков:

$m_{осадков}=125{,}7+46{,}4=172{,}1$ $г$

Масса добавленного раствора нитрата серебра:

$m_{р-ра}(AgNO_3)=442+172{,}1-256=358{,}1$ $г$

Массовая доля нитрата серебра в добавленном растворе:

$\omega(AgNO_3)=\frac{221}{358{,}1}\cdot100\%=61{,}72\%$.

$2CuSO_4+2H_2O\rightarrow 2Cu+O_2\uparrow+2H_2SO_4$

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

$Zn+H_2SO_4\rightarrow ZnSO_4+H_2\uparrow$

Масса сульфата меди (II) в исходном растворе:

$m(CuSO_4)=640\cdot0{,}20=128$ $г$

Количество вещества сульфата меди (II):

$n(CuSO_4)=\frac{128}{160}=0{,}8$ $моль$

Количество вещества газа, выделившегося на аноде:

$n(O_2)=\frac{13{,}44}{22{,}4}=0{,}6$ $моль$

По уравнению электролиза раствора сульфата меди (II):

$n(O_2)=\frac{1}{2}n(CuSO_4)=\frac{1}{2}\cdot0{,}8=0{,}4$ $моль$

Так как всего на аноде выделилось $0{,}6$ $моль$ кислорода, после полного израсходования $CuSO_4$ происходил электролиз воды.

Количество вещества кислорода, выделившегося при электролизе воды:

$n(O_2)=0{,}6-0{,}4=0{,}2$ $моль$

Количество вещества серной кислоты, образовавшейся при электролизе раствора сульфата меди (II):

$n(H_2SO_4)=n(CuSO_4)=0{,}8$ $моль$

Количество вещества меди, выделившейся на катоде:

$n(Cu)=n(CuSO_4)=0{,}8$ $моль$

Масса меди:

$m(Cu)=0{,}8\cdot64=51{,}2$ $г$

Масса кислорода, выделившегося на аноде:

$m(O_2)=0{,}6\cdot32=19{,}2$ $г$

По уравнению электролиза воды:

$n(H_2)=2n(O_2)=2\cdot0{,}2=0{,}4$ $моль$

Масса водорода, выделившегося при электролизе воды:

$m(H_2)=0{,}4\cdot2=0{,}8$ $г$

Масса раствора после электролиза:

$m_{р-ра}=640-51{,}2-19{,}2-0{,}8=568{,}8$ $г$

Количество вещества цинка:

$n(Zn)=\frac{65}{65}=1$ $моль$

На реакцию с серной кислотой потребуется:

$n(Zn)=n(H_2SO_4)=0{,}8$ $моль$

Следовательно, цинк взят в избытке.

Количество вещества сульфата цинка:

$n(ZnSO_4)=n(H_2SO_4)=0{,}8$ $моль$

Масса сульфата цинка:

$m(ZnSO_4)=0{,}8\cdot162=129{,}6$ $г$

Масса цинка, вступившего в реакцию:

$m(Zn\ прореаг.)=0{,}8\cdot65=52$ $г$

Количество вещества водорода, выделившегося при реакции цинка с серной кислотой:

$n(H_2)=n(H_2SO_4)=0{,}8$ $моль$

Масса выделившегося водорода:

$m(H_2)=0{,}8\cdot2=1{,}6$ $г$

Масса полученного раствора:

$m_{р-ра}=568{,}8+52-1{,}6=619{,}2$ $г$

Массовая доля сульфата цинка в полученном растворе:

$\omega(ZnSO_4)=\frac{129{,}6}{619{,}2}\cdot100\%=20{,}93\%$.

$CuO+H_2SO_4\rightarrow CuSO_4+H_2O$

$CuO+2HNO_3\rightarrow Cu(NO_3)_2+H_2O$

$3Cu+8HNO_3\rightarrow 3Cu(NO_3)_2+2NO\uparrow+4H_2O$

Масса сульфата меди (II) в растворе, полученном при обработке первой части смеси серной кислотой:

$m(CuSO_4)=528\cdot0{,}10=52{,}8$ $г$

Количество вещества сульфата меди (II):

$n(CuSO_4)=\frac{52{,}8}{160}=0{,}33$ $моль$

По уравнению реакции:

$n(CuO)=n(CuSO_4)=0{,}33$ $моль$

Пусть в одной части смеси количество вещества меди равно $x$ $моль$.

Тогда масса меди в одной части смеси:

$m(Cu)=64x$ $г$

Масса оксида меди (II) в одной части смеси:

$m(CuO)=0{,}33\cdot80=26{,}4$ $г$

Масса протонов в ядрах атомов меди:

$m_p(Cu)=29x$ $г$

Масса протонов в ядрах атомов оксида меди (II):

$m_p(CuO)=0{,}33\cdot(29+8)=12{,}21$ $г$

По условию масса протонов составляет $46\%$ от массы смеси:

$\frac{29x+12{,}21}{64x+26{,}4}=0{,}46$

$29x+12{,}21=29{,}44x+12{,}144$

$0{,}066=0{,}44x$

$x=0{,}15$ $моль$

Следовательно, во второй части смеси содержалось:

$n(Cu)=0{,}15$ $моль$

$n(CuO)=0{,}33$ $моль$

Масса второй части смеси:

$m_{смеси}=0{,}15\cdot64+0{,}33\cdot80=9{,}6+26{,}4=36$ $г$

При растворении второй части смеси в избытке разбавленной азотной кислоты образовался нитрат меди (II).

Количество вещества нитрата меди (II), образовавшегося из оксида меди(II):

$n_1(Cu(NO_3)_2)=n(CuO)=0{,}33$ $моль$

Количество вещества нитрата меди (II), образовавшегося из меди:

$n_2(Cu(NO_3)_2)=n(Cu)=0{,}15$ $моль$

Общее количество вещества нитрата меди (II):

$n(Cu(NO_3)_2)=0{,}33+0{,}15=0{,}48$ $моль$

Масса нитрата меди (II):

$m(Cu(NO_3)_2)=0{,}48\cdot188=90{,}24$ $г$

Количество вещества оксида азота (II):

$n(NO)=\frac{2}{3}n(Cu)=\frac{2}{3}\cdot0{,}15=0{,}1$ $моль$

Масса оксида азота (II):

$m(NO)=0{,}1\cdot30=3$ $г$

Масса образовавшегося раствора:

$m_{р-ра}=700+36-3=733$ $г$

Массовая доля нитрата меди (II) в образовавшемся растворе:

$\omega(Cu(NO_3)_2)=\frac{90{,}24}{733}\cdot100\%=12{,}31\%$.

$2Al+Fe_2O_3\rightarrow Al_2O_3+2Fe$

$Fe+CuSO_4\rightarrow FeSO_4+Cu$

Молярная масса медного купороса:

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

Количество вещества медного купороса:

$n(CuSO_4\cdot5H_2O)=\frac{25}{250}=0{,}1$ $моль$

Количество вещества сульфата меди (II):

$n(CuSO_4)=n(CuSO_4\cdot5H_2O)=0{,}1$ $моль$

Масса сульфата меди (II):

$m(CuSO_4)=0{,}1\cdot160=16$ $г$

Так как получен $20\%$-ный раствор соли, масса раствора равна:

$m_{р-ра}(CuSO_4)=\frac{16}{0{,}20}=80$ $г$

Количество вещества алюминия:

$n(Al)=\frac{2{,}16}{27}=0{,}08$ $моль$

Количество вещества оксида железа (III):

$n(Fe_2O_3)=\frac{6{,}4}{160}=0{,}04$ $моль$

По уравнению реакции:

$n(Al):n(Fe_2O_3)=2:1$

$\frac{0{,}08}{0{,}04}=2$

Следовательно, алюминий и оксид железа (III) прореагировали полностью.

Количество вещества образовавшегося железа:

$n(Fe)=2n(Fe_2O_3)=2\cdot0{,}04=0{,}08$ $моль$

Количество вещества образовавшегося оксида алюминия:

$n(Al_2O_3)=n(Fe_2O_3)=0{,}04$ $моль$

При добавлении полученной смеси к раствору сульфата меди (II) железо реагирует с $CuSO_4$.

По уравнению реакции:

$n(CuSO_4\ прореаг.)=n(Fe)=0{,}08$ $моль$

Количество вещества сульфата меди (II), оставшегося в растворе:

$n(CuSO_4\ ост.)=0{,}1-0{,}08=0{,}02$ $моль$

Масса сульфата меди (II), оставшегося в растворе:

$m(CuSO_4\ ост.)=0{,}02\cdot160=3{,}2$ $г$

Масса железа, вступившего в реакцию:

$m(Fe)=0{,}08\cdot56=4{,}48$ $г$

Количество вещества выделившейся меди:

$n(Cu)=n(Fe)=0{,}08$ $моль$

Масса выделившейся меди:

$m(Cu)=0{,}08\cdot64=5{,}12$ $г$

Масса оксида алюминия:

$m(Al_2O_3)=0{,}04\cdot102=4{,}08$ $г$

Масса полученного раствора:

$m_{р-ра}=80+2{,}16+6{,}4-5{,}12-4{,}08=79{,}36$ $г$

Массовая доля сульфата меди (II) в полученном растворе:

$\omega(CuSO_4)=\frac{3{,}2}{79{,}36}\cdot100\%=4{,}03\%$.

$Fe+CuSO_4\rightarrow FeSO_4+Cu$

$FeSO_4+Na_2S\rightarrow FeS\downarrow+Na_2SO_4$

Молярная масса медного купороса:

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

Количество вещества медного купороса:

$n(CuSO_4\cdot5H_2O)=\frac{12{,}5}{250}=0{,}05$ $моль$

Количество вещества сульфата меди (II):

$n(CuSO_4)=n(CuSO_4\cdot5H_2O)=0{,}05$ $моль$

Масса сульфата меди (II):

$m(CuSO_4)=0{,}05\cdot160=8$ $г$

Так как получен $20\%$-ный раствор соли, масса раствора равна:

$m_{р-ра}(CuSO_4)=\frac{8}{0{,}20}=40$ $г$

Количество вещества железа:

$n(Fe)=\frac{5{,}6}{56}=0{,}1$ $моль$

По уравнению реакции с сульфатом меди (II):

$n(Fe\ прореаг.)=n(CuSO_4)=0{,}05$ $моль$

Количество вещества железа, оставшегося в избытке:

$n(Fe\ изб.)=0{,}1-0{,}05=0{,}05$ $моль$

Масса железа, оставшегося в избытке:

$m(Fe\ изб.)=0{,}05\cdot56=2{,}8$ $г$

Количество вещества сульфата железа (II):

$n(FeSO_4)=n(CuSO_4)=0{,}05$ $моль$

Количество вещества выделившейся меди:

$n(Cu)=n(CuSO_4)=0{,}05$ $моль$

Масса выделившейся меди:

$m(Cu)=0{,}05\cdot64=3{,}2$ $г$

Масса сульфида натрия в добавленном растворе:

$m(Na_2S)=117\cdot0{,}10=11{,}7$ $г$

Количество вещества сульфида натрия:

$n(Na_2S)=\frac{11{,}7}{78}=0{,}15$ $моль$

По уравнению реакции с сульфатом железа (II):

$n(Na_2S\ прореаг.)=n(FeSO_4)=0{,}05$ $моль$

Количество вещества сульфида натрия, оставшегося в избытке:

$n(Na_2S\ изб.)=0{,}15-0{,}05=0{,}10$ $моль$

Масса сульфида натрия, оставшегося в растворе:

$m(Na_2S\ изб.)=0{,}10\cdot78=7{,}8$ $г$

Количество вещества осадка сульфида железа (II):

$n(FeS)=n(FeSO_4)=0{,}05$ $моль$

Масса осадка сульфида железа (II):

$m(FeS)=0{,}05\cdot88=4{,}4$ $г$

Масса конечного раствора:

$m_{р-ра}=40+5{,}6+117-3{,}2-2{,}8-4{,}4=152{,}2$ $г$

Массовая доля сульфида натрия в конечном растворе:

$\omega(Na_2S)=\frac{7{,}8}{152{,}2}\cdot100\%=5{,}12\%$.

$2Cu(NO_3)_2\rightarrow 2CuO+4NO_2\uparrow+O_2\uparrow$

$Cu(NO_3)_2+2NaOH\rightarrow Cu(OH)_2\downarrow+2NaNO_3$

Масса гидроксида натрия в исходном растворе:

$m(NaOH)=150\cdot0{,}20=30$ $г$

Масса гидроксида натрия в конечном растворе:

$m(NaOH\ изб.)=159\cdot0{,}1384=22{,}0056\approx22$ $г$

Масса гидроксида натрия, вступившего в реакцию:

$m(NaOH\ прореаг.)=30-22=8$ $г$

Количество вещества гидроксида натрия, вступившего в реакцию:

$n(NaOH\ прореаг.)=\frac{8}{40}=0{,}2$ $моль$

По уравнению реакции с гидроксидом натрия:

$n(Cu(NO_3)_2\ ост.)=\frac{n(NaOH)}{2}=\frac{0{,}2}{2}=0{,}1$ $моль$

Масса неразложившегося нитрата меди (II):

$m(Cu(NO_3)_2\ ост.)=0{,}1\cdot188=18{,}8$ $г$

Масса оксида меди (II), образовавшегося при разложении:

$m(CuO)=50{,}8-18{,}8=32$ $г$

Количество вещества оксида меди (II):

$n(CuO)=\frac{32}{80}=0{,}4$ $моль$

По уравнению разложения:

$n(Cu(NO_3)_2\ разл.)=n(CuO)=0{,}4$ $моль$

Количество вещества оксида азота(IV):

$n(NO_2)=2n(Cu(NO_3)_2\ разл.)=2\cdot0{,}4=0{,}8$ $моль$

Количество вещества кислорода:

$n(O_2)=\frac{1}{2}n(Cu(NO_3)_2\ разл.)=\frac{1}{2}\cdot0{,}4=0{,}2$ $моль$

Общее количество вещества смеси газов:

$n_{газов}=0{,}8+0{,}2=1$ $моль$

Объём смеси газов при н.у.:

$V_{газов}=1\cdot22{,}4=22{,}4$ $л$.

$BaO_2+H_2SO_4\rightarrow BaSO_4\downarrow+H_2O_2$

$2H_2O_2\rightarrow 2H_2O+O_2\uparrow$

Пусть количество вещества серной кислоты в исходном растворе равно:

$n(H_2SO_4)=x$ $моль$

Так как серная кислота и пероксид бария прореагировали полностью, по первому уравнению:

$n(H_2O_2)=n(H_2SO_4)=x$ $моль$

Пусть количество вещества воды в исходном растворе равно:

$n(H_2O)=y$ $моль$

После первой реакции в растворе находятся вода и пероксид водорода.

Число атомов водорода в растворе пропорционально:

$2y+2x$

Число атомов кислорода в растворе пропорционально:

$y+2x$

По условию:

$\frac{2y+2x}{y+2x}=\frac{9}{5}$

$5(2y+2x)=9(y+2x)$

$10y+10x=9y+18x$

$y=8x$

После добавления оксида марганца (IV) разложился пероксид водорода, при этом выделился кислород.

Масса выделившегося кислорода:

$m(O_2)=6{,}4$ $г$

Количество вещества кислорода:

$n(O_2)=\frac{6{,}4}{32}=0{,}2$ $моль$

По уравнению разложения пероксида водорода:

$n(H_2O_2)=2n(O_2)=2\cdot0{,}2=0{,}4$ $моль$

Следовательно:

$x=0{,}4$ $моль$

Количество вещества воды в исходном растворе:

$y=8x=8\cdot0{,}4=3{,}2$ $моль$

Масса серной кислоты в исходном растворе:

$m(H_2SO_4)=0{,}4\cdot98=39{,}2$ $г$

Масса воды в исходном растворе:

$m(H_2O)=3{,}2\cdot18=57{,}6$ $г$

Масса исходного раствора серной кислоты:

$m_{р-ра}=39{,}2+57{,}6=96{,}8$ $г$

Массовая доля серной кислоты в исходном растворе:

$\omega(H_2SO_4)=\frac{39{,}2}{96{,}8}\cdot100\%=40{,}5\%$.