Правильный ответ
- Запишем уравнения реакций:
(1) 2CuSO4 + 2H2O = 2Cu + 2H2SO4 + O2
(2) 2H2O = 2H2 + O2
(3) H2SO4 + Zn = ZnSO4 + H2
- Вычислим количества исходных веществ
m(CuSO4) = mр-ра · ω(CuSO4) = 640 · 0,2 = 128 г
n(CuSO4) = m : M = 128 : 160 = 0,8 моль
nобщ.(O2) = V : Vm = 13,44 : 22,4 = 0,6 моль
n(Zn) = m : M = 65 : 65 = 1 моль
- Вычислим массу сульфата цинка
Если весь CuSO4 вступит в реакцию (1), то выделится 0,4 < 0,6 моль O2 ⇒ протекает еще одна реакция с выделением кислорода – электролиз H2O
n(H2SO4) = n(CuSO4) = 0,8 моль
n1(O2) = 05n(CuSO4) = 0,4 моль
n2(O2) = nобщ.(O2) – n1(O2) = 0,6 – 0,4 = 0,2 моль
0,8 < 1 ⇒ цинк в избытке, расчет в реакции (3) ведем по H2SO4
n(ZnSO4) = n3(Zn) = n(H2SO4) = 0,8 моль
m(ZnSO4) = n · M = 0,8 · 161 = 128,8 г
- Вычислим массовую долю сульфата цинка
mр-ра = mр-ра(CuSO4) – m(Cu) – m(O2) – m2(H2) + m(Zn) – m3(H2)
mр-ра = 640 – 0,8 · 64 – 0,6 · 32 – 0,4 · 2 + 0,8 · 65 – 0,8 · 2 = 619,2 г
ω(ZnSO4) = 128,8 : 619,2 · 100% = 20,8%
Полное решение
- Запишем уравнения реакций:
(1) 2CuSO4 + 2H2O = 2Cu + 2H2SO4 + O2
(2) 2H2O = 2H2 + O2
(3) H2SO4 + Zn = ZnSO4 + H2
- Вычислим количества исходных веществ
m(CuSO4) = mр-ра · ω(CuSO4) = 640 · 0,2 = 128 г
n(CuSO4) = m : M = 128 : 160 = 0,8 моль
nобщ.(O2) = V : Vm = 13,44 : 22,4 = 0,6 моль
n(Zn) = m : M = 65 : 65 = 1 моль
- Вычислим массу сульфата цинка
Если весь CuSO4 вступит в реакцию (1), то выделится 0,4 < 0,6 моль O2 ⇒ протекает еще одна реакция с выделением кислорода – электролиз H2O
n(H2SO4) = n(CuSO4) = 0,8 моль
n1(O2) = 05n(CuSO4) = 0,4 моль
n2(O2) = nобщ.(O2) – n1(O2) = 0,6 – 0,4 = 0,2 моль
0,8 < 1 ⇒ цинк в избытке, расчет в реакции (3) ведем по H2SO4
n(ZnSO4) = n3(Zn) = n(H2SO4) = 0,8 моль
m(ZnSO4) = n · M = 0,8 · 161 = 128,8 г
- Вычислим массовую долю сульфата цинка
mр-ра = mр-ра(CuSO4) – m(Cu) – m(O2) – m2(H2) + m(Zn) – m3(H2)
mр-ра = 640 – 0,8 · 64 – 0,6 · 32 – 0,4 · 2 + 0,8 · 65 – 0,8 · 2 = 619,2 г
ω(ZnSO4) = 128,8 : 619,2 · 100% = 20,8%
