Question

400g Cu cu impuritati 12% se trateaza cu o solutie de H2SO4 concentrata la cald. Calculati cati moli de SO2 de degaja, m H2O rezultata la sfarsitul reactiei si concentratia procentuala masica a solutiei finale

Answer 1

Ecuația reacției chimice:

Cu  +  2H₂SO₄(conc.)   →   CuSO₄  +  SO₂  +  2H₂O

Rezolvare:

- se dau 400g Cu cu 12% impurități ⇒ puritatea Cu reacționat este de 88%

- se determină masa pură de Cu, din relația purității:

$P=\frac{m_p}{m_{imp}}\cdot100\implies m_p=\frac{P\ \cdot\ m_{imp}}{100}=\frac{88\ \cdot\ 400}{100}=352\ g\ Cu$

- se determină nr. de moli de Cu reacționați:

$n=\frac{m}{\mu}=\frac{352\ {\not}g}{64\ {\not}g/mol}=5.5\ mol$

- de pe ecuația reacției, se determină nr. de moli de SO₂ și cei de H₂O degajați:

5.5                                             x            y

Cu  +  2H₂SO₄  →   CuSO₄  +  SO₂  +  2H₂O

 1                                                1            2

⇒ x = 5.5 mol SO₂

⇒ y = 11 mol H₂O

- masa de H₂O rezultată în urma reacției este:

$n=\frac{m}{\mu}\implies m=n\ \cdot\ \mu=11\ {\not}mol\ \cdot\ 18\ g/{\not}mol=198\ g$

- soluția finală este formată din CuSO₄ și H₂O, deoarece SO₂ se degajă.

- pentru a determina concentația acestei soluții, este nevoie atât de masa substanței dizolvate - md - (în acest caz, CuSO₄), cât și de masa întregii soluții - ms -

- știind că ms = md + m(H₂O), iar masa de apă este 198g, va trebui așadar să determinăm masa de CuSO₄ obținut:

5.5                             z

Cu  +  2H₂SO₄  →   CuSO₄  +  SO₂  +  2H₂O

 1                                1

⇒ z = 5.5 mol CuSO₄

$m_{CuSO_4}=n\ \cdot\ \mu=5.5\ {\not}mol\ \cdot\ 160\ g/{\not}mol=880\ g$

- deci, md = 880 g ⇒ ms = md + m(H₂O) = 880g + 198g = 1078g soluție

- așadar, concentrația procentuală a soluției finale este, conform formulei:

$C=\frac{m_d}{m_s}\cdot100=\frac{880\ {\not}g}{1078\ {\not}g}\cdot100=81.63\%$