Question

6,4 grame cupru pur reacționează cu 100 grame soluție acid sulfuric de concentrație 24,5%

Se cere a) determinați reactantul în exces

b) calculați numărul de molecule de gaz care se degaja

c) calculați compoziția procentuală masică a soluției rezultate

Answer 1

Răspuns: Varianta de rezolvare propusă !

Voi lucra cu număr de moli, mase.

a) Cine este în exces, dintre reactanții Cu și H₂SO₄?

Ne folosim de ecuația reacției chimice și de stoechiometria ei, adică vedem câți moli de substanțe sunt în ecuația chimică.

Intră în reacție:

-6,4 g de Cu, care conțin un număr de moli, n (sau γ ) egal cu:

n (moli) =m(g)/M (g/mol)=6,4 g Cu / 64 g/mol atom=0,1 moli Cu

A Cu=64 g/mol

-md de H₂SO₄, care se află în 100 g soluție de 24,5 % concentrație în acid:

C%=md.100/ms, de unde: md= C%.ms/100%

md=24,5 %.100g/100%=24,5 g de H₂SO₄

n moli acid adus = 24,5 g/98 =0,25 moli

M H₂SO₄=98 g/mol

0,1mol........? moli........Xmoli.....Ymoli.....n particule

Cu     +      2H₂SO₄  = CuSO₄ + 2H₂O + SO₂ gaz

1mol........2mol.............1mol.......2mol.....1 mol   / Stoechiometric

? moli H₂SO₄= 0,1 mol.2mol/1mol=0,20 mol  H₂SO₄ reacționat

Rezulta:

0,25 moli adus de soluție-0,20 moli consumat de 0,1 moli de Cu

=0,05 moli exces de acid sulfuric

masa de H₂SO₄ neconsumat (exces) =0,05 moli.98 g/mol=4,9 g acid

b) Numărul de molecule de SO₂gaz =?

Etape:

-se calculează prima dată, numărul de moli de SO₂ din reacție produși de 0,1 mol de Cu, pe bază de reacție chimică:

n, moli SO₂ = 0,1 moli .1 / 1=0,1 moli de SO₂

-se aplică apoi  Numărul lui Avogadro, N A:

dacă  1 mol de SO₂....din definiție.....6,023.10²³ particule (molecule)

atunci 0,1 mol de SO₂.......au............n particule

n particule = 0,1. 6,023.10²³/1 = 6,023.10²² particule (molecule)

c) Compoziția procentuală masică a soluției rezultată:

Soluția conține:

H₂SO₄ neconsumat + CuSO₄ format + H₂O din reacție + H₂O din soluția de 24,5%. Cu s-a consumat total și SO₂ nu s-a dizolvat în soluție (se consideră).

Etape de calcul:

- se calculează numărul de moli de CuSO₄ și de H₂O formați:

X moli de CuSO₄=0,1 moli

X, g de CuSO₄=0,1 moli.M CuSO₄=0,1 mol.160 g/mol=16 g

Y moli H₂O =2.0,1moli =0,2 moli

Y, g de H₂O = 0,2 moli. M H₂O= 0,2 mol .18 g/mol=3,6 g

-se calculează masa de apă adusă de 100 g soluție 24,5% acid:

m apă din 100 g de soluție 24,5% =100 g soluție-24,5 g H₂SO₄=75,5 g

-se calculează masa soluției rezultate din reacție, m:

m(g) = 4,9 g de H₂SO₄ exces+16 g de CuSO₄+ 3,6 g de H₂O din reacție + 75,5 g de H₂O din 100 g soluție 24,5%=100 g soluție rezultată

-se calculează compoziția procentuală, cu formula de calcul dedusă din regula de trei simplă:

% substanță dintr-un  amestec= m substanță (g).100%/ m amestec (g)

m substanță=masa substanței, g, din acel amestec

m amestec= masa amestecului ce conține substanța respectivă , g.

Deci:

% H₂SO₄ exces=4,9g.100%/100g=4,9 %

% CuSO₄ = 16 g. 100%/100g=16%

% H₂O total=(3,6 g+75,5 g) .100%/100g =79,1 %

Suma procentelor este 100%.

R: a) H₂SO₄, b) 6,023.10²² molecule de SO₂, c) 4,9 % H₂SO₄, 16% CuSO₄ și 79,1 % H₂O.

Verificați calculele!

Explicație:

Datele problemei cunoscute și necunoscute le-am prezentat prin schema:

6,4 g Cu pur  reacționează cu 2 H₂SO₄ = CuSO₄ +2H₂O + SO₂ gaz

                                      ↓                             ↓              ↓              ↓

              H₂SO₄ este md=?              m= X, g        m=Y, g        câte molecule?

în 100 g soluție de concentrație

procentuală, C= 24,5%

  ⇒ Obținem după reacție o cantitate de soluție, m (g) care conține doar:

H₂SO₄ exces (rezultă din calcule), CuSO₄, H₂O din reacție, H₂O din apa de dizolvare adusă de 100 g soluție H₂SO₄ 24,5%.

Toate aceste necunoscute se află cu ajutorul noțiunilor despre:

-masa molară, mol, numărul lui Avogadro, N A

-calcul stoechiometric, pe baza ecuației chimice

-concentrația procentuală de masă a soluției,

C=md.100/ms (%), ms=md+m solvent(apa)

-calcul de compoziție procentuală a unui amestec.