какая масса 10 процентного раствора сульфата меди 2 потребуется для полного растворения железного
Какая масса 10 процентного раствора сульфата меди 2 потребуется для полного растворения железного
В 200 г воды растворили 10 г медного купороса (пятиводного сульфата меди). Чему равна массовая доля сульфата меди в полученном растворе? Ответ дайте в процентах и округлите до ближайшего целого числа.
Масса раствора, масса растворённого вещества и массовая доля растворённого вещества связаны соотношением:
1. Из значений молярных масс сульфата меди(II) и его пятиводного кристаллогидрата имеет следующее соотношение:
в 250 г 
содержится 160 г 
в 10 г содержится x г
2. Тогда массовая доля сульфата меди(II) в полученном растворе равна:
%.
Ответ нужно округлить до ближайшего целого числа.
Как решать задачи на приготовление растворов из кристаллогидратов
Как решать задачи по теме Кристаллогидраты
К кристаллогидратам в химии относят соединения, которые содержат молекулы воды в составе своей кристаллической решетки. Свойства таких соединений отличаются от свойств безводных солей (например, они могут иметь другой цвет). Уникальная особенность кристаллогидратов заключается в связывании воды, которая в их кристаллической решетке взаимодействует преимущественно с катионами металлов.
К классу кристаллогидратов относят известные и распространенные минералы природного происхождения, в том числе, карналлит, гипс, кристаллическую соду, медный и железный купорос.
Кристаллогидраты являются сложными веществами, содержащими в кристаллической решетке молекулы воды.
Многие соединения (как правило, соли), способны выкристаллизовываться из водных растворов в виде кристаллогидратов. К примеру, медный купорос:
C u S O 4 · 5 H 2 O
В том случае, когда молекулы растворителя связываются с частицами вещества, растворенного в нем, формируются соединения, в общем случае называемые сольватами, а сам процесс — сольватацией. Если роль растворителя играет вода, то образованные соединения называют гидратами, а процесс — гидратацией.
Можно сделать вывод, что гидраты представляют собой соединения, в которых вода связывается с ионами или молекулами растворенного в ней вещества. В том случае, когда гидраты оказываются очень устойчивыми, при выпадении вещества в осадок из водного раствора его связи с молекулами воды сохраняются.
В кристаллической решетке образовавшихся осадков молекулы H 2 O связаны с атомами или ионами с помощью химических, либо межмолекулярных связей. Воду, присутствующую в данных веществах, называют кристаллизационной.
Примерами соединений, содержащих молекулы растворителей, являются:
Кристаллогидраты могут растворяться в воде. При этом протекают сложные физико-химические процессы. При диссоциации кристаллизационная вода переходит в раствор.
В качестве примера процесс растворения медного купороса можно условно представить с помощью уравнения:
C u S O 4 · 5 H 2 O → C u S O 4 + 5 H 2 O
В различных задачах на кристаллогидраты наиболее часто встречаются следующие соединения:
Химический состав соединений записывают с помощью формулы, указывая число молекул кристаллизационной воды, приходящихся на одну молекулу или формульную единицу вещества. Формулу вещества отделяют от формулы воды с помощью знака “·”. В названии кристаллогидратов для указания количества молекул воды в формуле применяют приставки, обозначающие греческие числительные. К таким приставкам относят:
К примеру, · 5 Н 2 O — пентагидрат; · 7 Н 2 O — гептагидрат; · 10 H 2 O — декагидрат. Например, кристаллогидрат Z n S O 4 · 7 H 2 O называют гептагидрат сульфата цинка. Соединения сульфатов металлов называют купоросами. Примерами самых известных являются:
Некоторые кристаллогидраты, которые получили широкое распространение в промышленности, определяют, как технические. К таким веществам относят:
Существуют специальные приемы, с помощью которых решают задачи на кристаллогидраты. Первый способ представляет собой решение задач на получение растворов с участием кристаллогидратов.
В процессе растворения в воде кристаллогидрата, кристаллизационная вода уходит в раствор.
Количественная характеристика соли в кристаллогидрате представляет собой массовую долю безводной соли:
ω соли= М с о л и М к р и с т а л л о г и д р а т а
М соли= М к р и с т а л л о г и д р а т а * ω с о л и
В процессе растворения кристаллогидрата кристаллизационные молекулы воды переходят в раствор, а масса безводной соли остается постоянной. В результате масса безводной соли до растворения будет равна массе после растворения.
Другой метод применяют при решении задач на растворы с использованием коэффициента растворимости данного вещества и выпадением осадка в виде кристаллогидрата.
Коэффициент растворимости показывает, какая максимальная масса вещества (в граммах) может раствориться при данных условиях в 100 г воды.
С помощью коэффициента растворимости определяют, какая масса вещества образует насыщенный раствор в 100 г растворителя при данной температуре. Допустим, что коэффициент растворимости равен х г при данной температуре. В таком случае, массовая доля вещества составит:
ω с о л и = x 100 + x
Формулы для растворимости и выпаривания
Исходя из температурных параметров среды, одно и то же вещество способно содержать разное количество кристаллизационной воды. Отдельные кристаллогидраты, попадая в воздушную среду, обладают свойством самопроизвольно терять кристаллизационную воду. Данный процесс называют выветриванием.
Как правило, для удаления жидкости (воды) искусственным путем, то есть обезвоживания, используют нагревание и прокаливание. При прокаливании кристаллогидратов происходит разложение соединений на сухое вещество и воду.
Определить массовую долю вещества можно с помощью формулы:
Вычислить массовую долю воды можно по схожей формуле:
M ( H 2 O ) = 18 г / м о л ь
m ( H 2 O ) = 3 ∙ 18 = 54 г ;
Далее следует вычислить общую массу вещества:
Затем необходимо определить массовую долю воды:
Таким образом, в результате вычислений удалось определить, что массовая доля воды в тригидрате нитрата меди (II) составляет 22 %.
Определенные вещества не получается обезвредить без разложения. К примеру, соединение B e C 2 O 4 · H 2 O устойчиво лишь в форме кристаллогидрата.
Определение массы соли в составе кристаллогидрата
Предположим, что в 300 мл воды растворили 7,6 г C u S O 4 · 5 H 2 O (медного купороса). Необходимо рассчитать, какова массовая доля C u S O 4 в полученном растворе. Для того, чтобы вычислить массу соли в составе кристаллогидрата по массе кристаллогидрата, можно выбрать один из двух методов.
Рассмотрим первый способ. В составе кристаллогидрата медного купороса на одну частицу кристаллогидрата приходится одна частица сульфата меди (II). На две частицы кристаллогидрата, следуя логике, приходится две частицы сульфата меди и так далее. Аналогичным способом можно определить, что на 1 порцию (1 моль) частиц кристаллогидрата приходится 1 порция (1 моль) частиц сульфата меди (II). Таким образом, молярное соотношение (отношение количества вещества) кристаллогидрата C u S O 4 · 5 H 2 O и сульфата меди (II) равно C u S O 4 1 : 1
n ( C u S O 4 · 5 H 2 O ) : n ( C u S O 4 ) = 1 : 1
Уравнение можно записать в другом виде:
n ( C u S O 4 · 5 H 2 O ) = n ( C u S O 4 )
Далее следует вычислить молярные массы кристаллогидрата и сульфата меди (II):
М ( C u S O 4 · 5 H 2 O ) = 64 + 32 + 64 + 5 · 18 = 250 г / м о л ь
М ( C u S O 4 ) = 64 + 32 + 64 = 160 г / м о л ь
Количество вещества кристаллогидрата:
Масса сульфата меди в составе кристаллогидрата составит:
При решении задания вторым способом следует в первую очередь вычислить массовую долю сульфата меди в составе кристаллогидрата:
Таким образом, массу сульфата меди в образце кристаллогидрата массой 7,6 г можно рассчитать с учетом массовой доли сульфата меди:
Масса исходной воды составит:
m ( H 2 O ) = ρ · V = 1 г / м л · 300 м л = 300 г
Массу раствора сульфата меди (II) можно вычислить, руководствуясь принципом материального баланса. В процессе требуется найти сумму всех материальных потоков, которые пришли в систему, а затем вычесть уходящие материальные потоки.
Массовая доля сульфата меди (II) в конечном растворе равна:
Таким образом, ω ( C u S O 4 ) составит 0,0158 или 1,58%.
Примеры задач на приготовление растворов
Требуется определить, сколько молей воды включает 1 моль кристаллогидрата хлорида бария, если при получении 60 г 10,4% раствора B a C l 2 было потрачено 7,32 г кристаллогидрата?
М ( B a C I 2 ) = 208 г / м о л ь
М ( Н 2 О ) = 18 г / м о л ь
B a C I 2 · 2 Н 2 О
М ( C u S O 4 ) = 160 г / м о л ь
М ( C u S O 4 · 5 Н 2 О ) = 250 г / м о л ь
m ( Н 2 О ) = 250 – 160 = 90 г – в 1 моле кристаллогидрата
На основе полученных данных целесообразно записать пропорцию:
в 100 г раствора содержится 15 г C u S O 4
в (300 + Х) г раствора содержится 0,36Х г C u S O 4
Необходимо рассчитать, сколько грамм N a 2 S O 4 · 10 Н 2 О потребуется для приготовления 140 мл 20% раствора сульфата натрия, плотность которого составляет 1,085 г/мл. Ответ можно округлить до сотых.
М ( N a 2 S O 4 ) = 142 г / м о л ь
М ( N a 2 S O 4 · 10 Н 2 О ) = 322 г / м о л ь
Требуется определить количество молей воды в составе одного из кристаллогидратов сульфата натрия, если при обезвоживании 1 моль кристаллогидрата потеря массы составляет 47,1 %. Ответ допустимо округлить целых.
Формула неизвестного кристаллогидрата имеет вид:
N a 2 S O 4 · Х Н 2 О
М ( N a 2 S O 4 ) = 142 г / м о л ь
М ( Н 2 О ) = 18 г / м о л ь
В процессе обезвоживания потери Н 2 О составят 47,1 %. В таком случае:
Формула кристаллогидрата — N a 2 S O 4 · 7 Н 2 О
В воде было растворено 44,8 г кристаллогидрата сульфата железа (II). В процессе титрования данного раствора, подкисленного серной кислотой, израсходовано 200 мл 0,2 М раствора перманганата калия. Необходимо определить количество молей воды в составе кристаллогидрата.
Реакция протекает, согласно схеме:
10 F e S O 4 + 2 K M n O 4 + 8 H 2 S O 4 = 5 F e 2 ( S O 4 ) 3 + 2 M n S O 4 + K 2 S O 4 + 8 H 2 O
М ( F e S O 4 ) = 152 г / м о л ь
М ( Н 2 О ) = 18 г / м о л ь
Формула кристаллогидрата — F e S O 4 · 4 Н 2 О
При отсутствии каких-либо оговорок растворимость (коэффициент растворимости) определяет массу вещества, которая может раствориться в 100 г растворителя при образовании насыщенного раствора.
m ( C u S O 4 ) = 375 · 25 / 125 = 75 г
М ( C u S O 4 ) = 160 г / м о л ь
М ( C u S O 4 · 5 H 2 O ) = 250 г / м о л ь
m ( C u S O 4 · 5 H 2 O ) = 75 · 250 / 125 = 150 г
Таким образом, чтобы приготовить 375 г насыщенного раствора сульфата меди при 30 градусах, к 150 г C u S O 4 · 5 H 2 O необходимо добавить 375 – 150 = 225 г воды.
Путем повышения температуры гипса ( C a S O 4 · 2 H 2 O ) до 128 градусов получают жженый гипс (алебастр). В процессе можно наблюдать потери ¾ воды по массе. Требуется установить формулу жженого гипса.
М ( Н 2 О ) = 18 г / м о л ь
m ( Н 2 О ) в кристаллогидрате = 18 · 2 = 36 г
Требуется записать формулу кристаллогидрата К О Н при условии, что соединение включает в состав 39,1% воды по массе.
М ( Н 2 О ) = 18 г / м о л ь
М ( К О Н ) = 56 г / м о л ь
Формула кристаллогидрата К О Н : К О Н · 2 H 2 O
Ответ: К О Н · 2 H 2 O
М ( C u ) = 64 г / м о л ь
М ( C u S O 4 ) = 160 г / м о л ь
М ( C u S O 4 · 5 H 2 O ) = 250 г / м о л ь
М ( C o S O 4 ) = 155 г / м о л ь
М ( C o S O 4 · 7 H 2 O ) = 281 г / м о л ь
М ( C a ( N O 3 ) 2 ) = 164 г / м о л ь
М ( C a ( N O 3 ) 2 · 4 H 2 O ) = 236 г / м о л ь
m ( C a ( N O 3 ) 2 ) = 180 · 25 / 100 = 45 г
Следует обозначить за Х массу 10 % раствора нитрата кальция, а с помощью Y 1 определить массу нитрата кальция в нем.
Масса кристаллогидрата C a ( N O 3 ) 2 · 4 H 2 O составит:
в 100 г 10 % раствора содержится 10 г C a ( N O 3 ) 2
в Х г 10 % раствора содержится Y 1 г C a ( N O 3 ) 2
В случае кристаллогидрата пропорция примет следующий вид:
в 236 г C a ( N O 3 ) 2 · 4 H 2 O содержится 164 г C a ( N O 3 ) 2
в « 180 – Х » г C a ( N O 3 ) 2 · 4 H 2 O содержится Y 2 г C a ( N O 3 ) 2
Y 2 = ( 180 – Х ) * 164 / 236 ;
Далее следует выразить сумму:
В результате вычислений получим:
Масса кристаллогидрата C a ( N O 3 ) 2 · 4 H 2 O составит:
Масса раствора сульфата железа, который будет получен в результате, составит:
Масса сульфата железа в данном растворе определяется, как:
Молярное соотношение (отношение количества вещества) кристаллогидрата F e S O 4 · 7 H 2 O и сульфата железа (II) равно F e S O 4 1:1
n ( F e S O 4 · 7 H 2 O ) : n ( F e S O 4 ) = 1 : 1
Масса кристаллогидрата равна:
Масса конечного раствора хлорида алюминия равна:
В таком случае, масса начального раствора хлорида алюминия составит:
Масса хлорида алюминия в исходном растворе определяется, как:
Массовая доля хлорида алюминия в кристаллогидрате равна:
Рассчитаем массу хлорида алюминия в кристаллогидрате:
Определим общую массу хлорида алюминия в конечном растворе:
Массовая доля хлорида алюминия в полученном растворе равна: