В воде растворили медный купорос уравнение

Подробный разбор задач (задание 33 экзамена)

Задача 3. Медный купорос ( CuSO4·5H2O ) массой 12,5 г растворили в воде и получили раствор с массовой долей соли 20%. К этому раствору добавили 5,6 г железа и после завершения реакции еще 117 г 10%-ного раствора сульфида натрия. Определите массовую долю сульфида натрия в конечном растворе.

Источник: Я сдам ЕГЭ. Типовые задания. А.А. Каверина, стр. 210.

Решение:
1. Посчитаем количество веществ сульфата меди (II) в растворе и железа:

M(CuSO4) = 160 г/моль
M(CuSO4·5H2O) = 250 г/моль.

n(CuSO4·5H2O) = 12,5/250 = 0,05 моль
n(CuSO4) =n(CuSO4·5H2O) = 0,05 моль

m(CuSO4 в исходном растворе) = 0,05·160 = 8 г.
n(Fe) = 5,6/56 = 0,1 моль.

2. Запишем уравнение реакции сульфата меди (II) с железом:

3. Рассчитаем исходное количество сульфида натрия:
n(Na2S) = 117·0,1/78 = 0,15 моль

Так как сульфат железа (II) в недостатке, в растворе останется 0,1 моль сульфида натрия.
m(Na2S) = 0,1·78 = 7,8 г.

4. Рассчитаем массу итогового раствор:
m(итогового р-ра) = m(исх. р-ра CuSO4) + m(железа, которое перешло в раствор) + m(р-ра Na2S) — m(Cu) — m(FeS)

m(исх. р-ра CuSO4) = 8/0,2 = 40 г.
m(железа, которое перешло в раствор) = 0,05 ·56 = 2,8 г.
m(ра-ра Na2S) = 117 г (по условию)
m(Cu) = 0,05 ·64 = 3,2 г.
m(FeS) = 0,05 ·88 = 4,4 г.

m(итогового р-ра) = 40 + 2,8 + 117 — 3,2 — 4,4 = 152,2 г.

Задачи на кристаллогидраты

Кристаллогидраты — это сложные вещества, которые содержат в кристаллической решетке молекулы воды.

Многие соединения (чаще всего соли) выкристаллизовываются из водных растворов в виде кристаллогидратов.

Например , медный купорос:

Кристаллогидраты растворяются в воде, при этом протекают сложные физико-химические процессы, но, если говорить про конечный результат, вещество диссоциирует, а кристаллизационная вода отделяется и попадает в раствор. Условно процесс растворения можно записать в виде уравнения:

Но в ЕГЭ по химии лучше не записывать растворение кристаллогидрата, как химическую реакцию!

Названия кристаллогидратов, которые могут встретиться в ЕГЭ по химии:

CuSO₄·5H₂O — медный купорос, пентагидрат сульфата меди (II)

Na₂CO₃ × 10H₂O — кристаллическая сода, декагидрат карбоната натрия

ZnSO₄ × 7H₂O — цинковый купорос, гептагидрат сульфата цинка

Как решать задачи на кристаллогидраты?

Рассмотрим приемы, которые можно использовать при решении задач на кристаллогидраты, на примере.

Для определения массы соли в составе кристаллогидрата по массе кристаллогидрата можно использовать два способа.

Первый способ.

В составе кристаллогидрата медного купороса на одну частицу кристаллогидрата приходится одна частица сульфата меди (II). На две частицы кристаллогидратов тогда приходится две частицы сульфата меди и т.д. Аналогично на 1 порцию (моль) частиц кристаллогидрата приходится 1 порция (1 моль) частиц сульфата меди (II).

То есть молярное соотношение (отношение количества вещества) кристаллогидрата CuSO₄·5H₂O и сульфата меди (II) равно CuSO₄ 1:1

Находим молярные массы гидрата и сульфата меди (II):

М(CuSO₄·5H₂O) = 64 + 32 + 64 + 5·18 = 250 г/моль

М(CuSO₄) = 64 + 32 + 64 = 160 г/моль

Количество вещества кристаллогидрата:

n(CuSO₄·5H₂O) = m/M = 7,6/250 = 0,0304 моль

Масса сульфата меди в составе кристаллогидрата:

m(CuSO₄) = M·n = 160 г/моль·0,0304 моль = 4,864 г

Второй способ.

Определим массовую долю сульфата меди в составе кристаллогидрата:

ω(CuSO₄) = М(CuSO₄)/М(CuSO₄·5H₂O) = 160 г/моль/250 г/моль = 0,64 или 64%

Тогда массу сульфата меди в образце кристаллогидрата массой 7,6 г можно определить, зная массовую долю сульфата меди:

m(CuSO₄) = ω(CuSO₄) · m(CuSO₄·5H₂O) = 0,64 · 7,6 г = 4,864 г

Масса исходной воды:

m(H₂O) = ρ·V = 1 г/мл · 300 мл = 300 г

Массу раствора сульфата меди (II) находим по принципу материального баланса: складываем все материальные потоки, которые пришли в систему, вычитаем уходящие материальные потоки.

Массовая доля сульфата меди (II) в конечном растворе:

ω(CuSO₄) = m(CuSO₄)/m_р-ра(CuSO₄) = 4,864 г/307,6 г = 0,0158 или 1,58%

Ответ: ω(CuSO₄) = 0,0158 или 1,58%

Масса конечного раствора сульфата железа:

m_р-ра(FeSO₄) = ρ·V = 1,086 г/мл·1250 мл = 1357,5 г

Масса сульфата железа в этом растворе:

m(FeSO₄) = ω(FeSO₄) · m_р-ра(FeSO₄) = 1357,5 г · 0,09 = 122,175 г

n(FeSO₄) = m(FeSO₄)/M(FeSO₄) = 122,175 г/152 г/моль = 0,804 моль

Молярное соотношение (отношение количества вещества) кристаллогидрата FeSO₄•7H₂O и сульфата железо (II) равно FeSO₄ 1:1

Ответ: m(FeSO₄•7H₂O) = 223,45 г

Масса конечного раствора хлорида алюминия:

m_р-ра,2(AlCl₃) = ρ·V = 1,07 г/мл·1047 мл = 1120,29 г

Тогда масса исходного раствора хлорида аммония:

Масса хлорида алюминия в исходном растворе:

Массовая доля хлорида алюминия в кристаллогидрате:

ω(AlCl₃) = М(AlCl₃)/М(AlCl₃·6H₂O) = 133,5 г/моль/241,5 г/моль = 0,5528 или 55,28%

Масса хлорида алюминия в кристаллогидрате:

m_{в к/г}(AlCl₃) = ω(AlCl₃) · m(AlCl₃·6H₂O) = 100 г · 0,5528 = 55,28 г

Общая масса хлорида алюминия в конечном растворе:

m₂(AlCl₃) = m_{в к/г}(AlCl₃) + m₁(AlCl₃) = 55,28 г + 20,4 г = 75,68 г

Массовая доля хлорида алюминия в конечно растворе:

ω₂(AlCl₃) = m₂(AlCl₃)/m_р-ра,2(AlCl₃) = 75,68 г/1120,29 г = 0,068 или 6,8%

Ответ: ω₂(AlCl₃) = 0,068 или 6,8%

4. Вычислите массы FeSO₄·7H₂O (железного купороса) и воды, необходимые для приготовления 500 г раствора с массовой долей FeSO₄ 7%.

Ответ: m(FeSO₄·7H₂O) = 64 г; m(H₂O) = 436 г.

5. Вычислите объём воды и массу кристаллогидрата Na₂SO₄·10H₂O (глауберовой соли), которые требуются для приготовления 500 г раствора с массовой долей Na₂SO₄ 15%.

Ответ: m(Na₂SO₄·10H₂O) = 170,45 г; V(H₂O) = 329,55 мл.

6. Какую массу кристаллогидрата Na₂SO₄·10H₂O необходимо растворить в 400 мл воды, чтобы получить раствор с ω(Na₂SO₄) = 10%?

7. Нужно приготовить 320 г раствора с ω(CuSO₄) = 12%. Рассчитайте массу кристаллогидрата CuSO₄·5H₂O и массу раствора с ω₁(CuSO₄) = 8%, которые потребуются для приготовления заданного раствора.

Ответ: m(CuSO₄·5H₂O) = 22,86 г; m8% р-ра = 297,14 г.

8. Вычислите, какую массу кристаллогидрата AlCl₃·6H₂O нужно растворить в 1 кг раствора хлорида алюминия с массовой долей AlCl₃ 2%, чтобы получить раствор с массовой долей AlCl₃ 3%.

Ответ: m(AlCl₃·6H₂O) = 19,2 г.

9. Сколько граммов кристаллогидрата Na₂SO₄·10H₂O необходимо добавить к 100 мл раствора сульфата натрия с массовой долей Na₂SO₄ 8% и плотностью 1,07 г/мл, чтобы удвоить массовую долю Na₂SO₄ в растворе?

10. Какую массу CuSO₄·5H₂O (медного купороса) нужно растворить в 1 кг раствора сульфата меди(II) с массовой долей CuSO₄ 5%, чтобы получить раствор с массовой долей CuSO4 10%?

Ответ: m(CuSO₄·5H₂O) = 92,6 г.

11. Вычислите массу CuSO₄·5H₂O (медного купороса), необходимую для приготовления 5 л раствора с массовой долей CuSO₄ 8% (плотность раствора 1,084 г/мл)? Рассчитайте молярную концентрацию CuSO₄ в этом растворе.

Ответ: m(CuSO₄·5H₂O) = 677,5 г; c(CuSO₄) = 0,54 моль/л.

12. Массовая доля кристаллизационной воды в кристаллогидрате сульфата натрия (Na₂SO₄·xH₂O) составляет 55,9%. Определите формулу кристаллогидрата. Вычислите массовую долю сульфата натрия в растворе, полученном при
растворении 80,5 г данного кристаллогидрата в 2 л воды.

13. К раствору сульфата железа(II) с массовой долей FeSO₄ 10% добавили 13,9 г кристаллогидрата этой соли. Получили раствор массой 133,9 г, с массовой долей FeSO₄ 14,64%. Определите формулу кристаллогидрата.

14. После растворения 13,9 г кристаллогидрата сульфата железа(II) (FeSO₄·xH₂O) в 86,1 г воды массовая доля FeSO₄ в растворе оказалась равной 7,6%. Определите формулу кристаллогидрата.

15. При охлаждении 200 мл раствора сульфата магния с ω(MgSO₄) = 24% (плотность раствора 1,270 г/мл) образовался осадок кристаллогидрата MgSO₄·7H₂O массой 61,5 г. Определите массовую долю MgSO₄ в оставшемся
растворе.

16. При охлаждении 400 мл раствора сульфата меди(II) с массовой долей CuSO₄ 25% (плотность раствора 1,19 г/мл) образовался осадок кристаллогидрата CuSO₄·5H₂O массой 50 г. Определите массовую долю CuSO₄ в оставшемся растворе.

Ответ: ω(CuSO₄) = 20%

17. При охлаждении 500 г раствора сульфата железа(II) с массовой долей FeSO₄ 35% выпало в осадок 150 г кристаллогидрата FeSO₄·7H₂O. Определите массовую долю FeSO₄ в оставшемся растворе.

18. Медный купорос (CuSO₄ × 5H₂O) массой 25 г растворили в воде и получили раствор с массовой долей соли 10%. К этому раствору добавили 8,4 г железа и после завершения реакции ещё 100 г 9,8%-ного раствора серной кислоты. Определите массовую долю соли в полученном растворе.

Ответ: ω(FeSO₄) = 8,7%

19. Медный купорос (CuSO₄ × 5H₂O) массой 100 г растворили в воде и получили раствор с массовой долей соли 20%. К этому раствору добавили 32,5 г цинка и после завершения реакции ещё 560 г 40%-ного раствора гидроксида калия. Определите массовую долю гидроксида калия в полученном растворе.

Ответ: ω(KOH) = 13,9%

20. К 20%-ному раствору соли, полученному при растворении в воде 50 г медного купороса (CuSO₄ × 5H₂O), добавили 14,4 г магния. После завершения реакции к полученной смеси прибавили 146 г 25%-ного раствора хлороводородной кислоты. Определите массовую долю хлороводорода в образовавшемся растворе. (Процессами гидролиза пренебречь.)

Ответ: ω(HCl) = 2,4%

21. Нитрид натрия массой 8,3 г растворили в 490 г 20%-ного раствора серной кислоты. К полученному раствору добавили 57,2 г кристаллической соды (Na₂CO₃ × 10H₂O). Определите массовую долю кислоты в конечном растворе. Учитывать образование только средних солей.

22. Медный купорос (CuSO₄ × 5H₂O) массой 12,5 г растворили в воде и получили раствор с массовой долей соли 20%. К этому раствору добавили 5,6 г железа и после завершения реакции еще 117 г 10%-ного раствора сульфида натрия. Определите массовую долю сульфида натрия в конечном растворе.

Ответ: ω(Na₂S) = 5,1%

23. Медный купорос (CuSO₄ × 5H₂O) массой 37,5 г растворили в воде и получили раствор с массовой долей соли 20%. К этому раствору добавили 11,2 г железа и после завершения реакции ещё 100 г 20%-ного раствора серной кислоты. Определите массовую долю соли в полученном растворе.

Ответ: ω(FeSO₄) = 13,7%

24. При растворении в воде 57,4 г цинкового купороса (ZnSO₄ × 7H₂O) получили 20%-ный раствор соли. К полученному раствору добавили 14,4 г магния. После завершения реакции к полученной смеси прибавили 292 г 25%-ного раствора хлороводородной кислоты. Определите массовую долю кислоты в образовавшемся растворе. (Процессами гидролиза пренебречь.)

Ответ: ω(HCl) = 6,3%

25. При растворении 25 г медного купороса (CuSO₄ × 5H₂O) в воде был получен 20%-ный раствор соли. К этому раствору добавили измельчённую смесь, образовавшуюся в результате прокаливания порошка алюминия массой 2,16 г с оксидом железа(III) массой 6,4 г. Определите массовую долю сульфата меди(II) в полученном растворе.

Ответ: ω(CuSO₄) = 4,03%

26. При растворении в воде 57,4 г цинкового купороса (ZnSO₄ × 7H₂O) получили 10%-ный раствор соли. К полученному раствору добавили 14,4 г магния. После завершения реакции к полученной смеси прибавили 240 г 30%-ного раствора гидроксида натрия. Определите массовую долю гидроксида натрия в образовавшемся растворе. (Процессами гидролиза пренебречь.)

Ответ: ω(NaOH) = 7,21%

27. Свинцовый сахар ((CH₃COO)₂Pb × 3H₂O) массой 37,9 г растворили в воде и получили 10%-ный раствор соли. К этому раствору добавили 7,8 г цинка и после завершения реакции добавили еще 156 г 10%-ного раствора сульфида натрия. Определите массовую долю сульфида натрия в конечном растворе.

Ответ: ω(Na₂S) = 1,71%

28. Медный купорос (CuSO₄ × 5H₂O) массой 25 г растворили в воде и получили раствор с массовой долей соли 10%. К этому раствору добавили 19,5 г цинка и после завершения реакции ещё 240 г 30%-ного раствора гидроксида натрия. Определите массовую долю гидроксида натрия в полученном растворе.

Ответ: ω(NaOH) = 9,7%

29. При растворении в воде 114,8 г цинкового купороса (ZnSO₄ × 7H₂O) получили 10%-ный раствор соли. К полученному раствору добавили 12 г магния. После завершения реакции к полученной смеси прибавили 365 г 20%-ного раствора хлороводородной кислоты. Определите массовую долю кислоты в образовавшемся растворе. (Процессами гидролиза пренебречь.)

Ответ: ω(HCl) = 3,58%

30. Медный купорос (CuSO₄ × 5H₂O) массой 50 г растворили в воде и получили раствор с массовой долей соли 10%. К этому раствору добавили 19,5 г цинка и после завершения реакции ещё 200 г 30%-ного раствора гидроксида натрия. Определите массовую долю гидроксида натрия в полученном растворе.

Ответ: ω(HCl) = 3,58%

Ответ: w(NaOH) = 3,8%

31. Медный купорос (CuSO₄ × 5H₂O) массой 50 г растворили в воде и получили раствор с массовой долей соли 16%. К этому раствору добавили 26 г цинка и после завершения реакции ещё 320 г 20%-ного раствора гидроксида натрия. Определите массовую долю гидроксида натрия в полученном растворе.

Ответ: ω(NaOH) = 3%

32. Фосфид кальция массой 18,2 г растворили в 182,5 г 20%-ного раствора соляной кислоты. К полученному раствору добавили 200,2 г кристаллической соды (Na₂CO₃ × 10H₂O). Определите массовую долю карбоната натрия в конечном растворе.

Ответ: ω(HCl) = 3,58%

Задачи на состав и определение формулы кристаллогидратов:

1. Вычислите массовую долю бария в кристаллогидрате гидроксида бария, в котором число атомов водорода в 1,8 раз больше числа атомов кислорода.
2. Имеется смесь равных масс гептагидрата гидрофосфата натрия и дигидрата дигидрофосфата натрия. Сколько в это смеси приходится атомов кислорода на один атом фосфора?
3. Число атомов водорода, равное числу Авогадро, содер­жится в 21,9 г кристаллогидрата ацетата цинка. Установите формулу кристаллогидрата.
4. В некоторой порции пентагидрата сульфата меди содержится 0,25 моль воды. Вычислите массу этой порции кристаллогидрата.
5. В какой массе дигидрата сульфата кальция содержится число электронов, равное числу Авогадро?
6. Вычислите число атомов и число электронов 14г гептагидрата сульфата никеля (II).
7. Рассчитайте массу атомов водорода, содержащихся в 143 моногидрата ацетата меди.
8. В некоторой порции кристаллогидрата сульфата желез (III) число атомов кислорода в 15 раз больше числа Авогадро, а число атомов железа точно соответствует числу Авогадро. Выведите формулу кристаллогидрата.
9. В 0,250 моль кристаллогидрата разница между массой кристаллизационной воды и массой беводной соли равна 59,5. Массовая доля кристаллизационной воды составляет 28,83%. Вычислите относительную молекулярную массу кристаллогидрата.
10. В кристаллогидрате, образованном средней солью метал­ла, массовая доля кристаллизационной воды равна 50,0%. Вычислите массу водорода, содержащегося в 100 г этого кристаллогидрата.
11. В кристаллогидрате, образованном солью бескислородной кислоты, массовая доля соли равна 0,755. Вычислите массу кислорода, содержащегося в 1.00 г этого кристаллогидрата.
12. В некоторой порции кристаллогидрата ацетата магния находится 9,632∙10 23 атомов углерода и 3,371∙10 24 атомов водо­рода. Вычислите число атомов кислорода, находящихся в этой порции кристаллогидрата.
13. В некоторой порции кристаллогидрата ацетата бария находится 4,816∙10 23 атомов углерода и 8,428∙10 23 атомов кислорода. Вычислите число атомов водорода, находящихся в этой порции кристаллогидрата.

14. В 0,250 моль дигидрата ацетата металла 2А-группы содержится 1,535∙10 25 электронов. Установите, какой металл вхо­дит в состав кристаллогидрата.

Задачи на реакции с участием кристаллогидратов:

1. Оксид меди (II) массой 16 г обработали 40 мл 5,0 %-го раствора серной кислоты (ρ=1,03 г/см3). Полученный раствор отфильтровали, фильтрат упарили. Определите массу полученного кристаллогидрата.
2. Декагидрат карбоната натрия обработали раствором азотной кислоты массой 150 г, при этом выделилось 2,67 л угле­кислого газа (н.у.). Вычислите массовую долю азотной кислоты в исходном растворе.
3. К сульфиду калия массой 3,30 г, находящемуся в водном растворе, добавили 0,02 моль гексагидрата хлорида меди. Вычислите массу образовавшегося осадка.
4. При растворении 27,2 г смеси железа и оксида железа (II) в серной кислоте и выпаривании раствора досуха образовалось 111,2 г железного купороса — гептагидрата сульфата железа (II). Определите количественный состав исходной смеси.
5. Какую массу медного купороса необходимо добавить к 150 г 12%-ного раствора гидроксида натрия, чтобы щёлочь полностью прореагировала?
6. 7,5 г медного купороса (пентагидрат сульфата меди) растворили в 142,5 воды. К полученному раствору добавили 150 мл 10 %-ного раствора гидроксида калия (плотность 1,1 г/мл). Определить состав полученного раствора в массовых процентах.
7. Какую массу декагидрата карбоната натрия необходимо растворить в 130 г 10%-ного раствора хлорида алюминия, чтобы полностью осадить гидроксид алюминия? Определить состав раствора (в массовых процентах) после отделения осадка.

8. В 1 л воды растворили 57,2 г кристаллической соды (декагидрат карбоната натрия). Через полученный раствор пропустили 1,12 л углекислого газа. Найти массовые доли веществ в полученном растворе.

Задачи на материальный баланс и растворы с участием кристаллогидратов:

1. Медный купорос массой 12,5 г; растворили в 87,5 мл воды. Вычислите массовую долю (в %) сульфата меди (II) в полученном растворе.
2. В 200 г раствора сульфата меди (II) с массовой долей соли 4% растворили 50 г медного купороса. Вычислите массовую долю (в %) сульфата меди (II) в полученном растворе.
3. В 5 л воды растворили дигидрат хлорида бария массой 250 г. Вычислите массовую долю (в %) безводной соли в полученном растворе.
4. В 135,6 г воды растворили глауберову соль массой 64,4 г. Рассчитайте массовую долю (в %) безводной соли в полученном растворе.
5. Необходимо приготовить 2 л 0,1 М водного раствора сульфата меди (II). Какая масса медного купороса потребуется для этого?
6. Выпарили досуха 0,5 л 15-процентного раствора сульфата натрия (плотность 1,14 г/см 3 ). Вычислите массу полученных кристаллов, учитывая, что соль выделяется в виде кристаллогидрата — декагидрата сульфата натрия.
7. До какого объема надо разбавить 500 мл 20-процентного раствора хлорида натрия (плотность 1,152 г/мл), чтобы получить 4,5-процентный раствор плотностью 1,029 г/мл?
8. Смешали 500 мл 32 — процентного раствора азотной кислоты плотностью 1,2 г/мл и один литр воды. Вычислите массовую долю (в %) азотной кислоты в полученном растворе.
9. Рассчитайте объем 25% раствора сульфата цинка (плотность 1,3 г/мл), который необходимо разбавить водой для получения 0,5 М раствора этой соли объемом 4л.
10. Декагидрат карбоната натрия массой 0,05 кг растворили в воде объемом 0,15 л. Вычислите массовую долю безводной соли в полученном растворе.
11. В воде объемом 0,157 м 3 растворили медный купорос массой 43 кг. Вычислите массовую долю безводной соли в полученном растворе.
12. Какую массу дигидрата фторида калия можно получить из 450 г 25,0%-го раствора фторида калия?
13. Массовая доля безводной соли в кристаллогидрате равна 64%. Какую массу кристаллогидрата нужно взять для пригото­вления 150 г 50%-го раствора соли?
14. В каком количестве вещества воды следует растворить 100 г декагидрата карбоната натрия для получения раствора с массовой долей соли, равной 10,0%?
15. Из какой массы 25,0%-го раствора карбоната натрия выпало при охлаждении 10 г декагидрата, если в результате этого массовая доля соли в растворе уменьшилась в два раза?
16. В каком объеме воды следует растворить 0,3 моль пентагидрата сульфата меди (II) для получения 12%-го рас­твора?
17. Рассчитайте, сколько г FeSO₄×7H₂O и воды потребуется для приготовления 200 мл 18 мас % раствора сульфата железа (II) с плотностью 1,19 г/мл.
18. Кристаллогидрат фосфата натрия Nа₃РО₄×12Н₂О количеством вещества 1 моль растворили в 75 моль воды. Плотность получившегося раствора оказалась равной 1,098 г/мл. Вычислите молярную концентрацию ионов натрия в этом растворе.
19. В 225 г 25,5%-го раствора бромида кальция растворили гексагидрат бромида кальция массой 50,0 г. Вычислите массовые доли веществ в получившемся растворе.
20. Из 500 г 15,0%-го раствора сульфита натрия при охлаждении выпало 25,2 г гептагидрата сульфита натрия. Рассчитайте массовую долю соли в полученном растворе.
21. Из 250 г 17,0%-го раствора карбоната натрия при охлаждении выпало 28,6 г декагидрата карбоната натрия. Рассчитайте массовую долю соли в полученном растворе.
22. В 20,0 г 5,00%-го раствора гидроксида натрия растворили 4 г тетрагидрата гидроксида натрия, при этом плотность полученного раствора стала равной 1,11 г/мл. Вычислите моляр­ную концентрацию полученного раствора.
23. К 2% раствору хлорида алюминия добавили 100 г кристаллогидрата АlСl₃∙6Н₂О. Найдите концентрацию полученного раствора, объем которого составил 1047 мл, а плотность 1,07 г/мл.
24. Сколько граммов кристаллогидрата СuSО₄∙5Н₂О и какой объем раствора сульфата меди, содержащего 5 мас.% СuSО₄ и имеющего плотность 1,045 г/мл, надо взять для приготовления 400 мл раствора сульфата меди, содержащего 7 мас.% СuSО₄ и имеющего плотность 1,06 г/см 3 ?
25. Сколько граммов кристаллогидрата Nа₂СО₃∙10 Н₂О надо добавить к 400 мл раствора карбоната натрия, содержащего 5 мас.% Na₂СО₃ и имеющего плотность 1,05 г/см , чтобы получить 16 мас.% раствор, плотность которого 1,17 г/см ?
26. Какой объем 5% раствора сульфата натрия надо взять, чтобы растворение в нем 150 г кристаллогидрата Nа₂SO₄∙10Н₂О привело к образованию 14% раствора? Плотности растворов Nа₂SО₄ равны, соответственно, 1,044 и 1,131 г/мл.
27. Алюмокалиевые квасцы КАl(SО₄)₂∙12Н₂О количеством вещества 10 ммоль растворили в 10 моль воды. Вычислите массовые доли сульфата калия и сульфата алюминия в образо­вавшемся растворе.
28. В каком количестве вещества воды следует растворить 100 г декагидрата карбоната натрия для получения раствора с массовой долей соли, равной 10,0%?
29. Из какой массы 25,0%-го раствора карбоната натрия выпало при охлаждении 10 г декагидрата, если в результате этого массовая доля соли в растворе уменьшилась в два раза?
30. Из 500 г 15,0%-го раствора сульфита натрия при охлаждении выпало 25,2 г гептагидрата сульфита натрия. Рассчитайте массовую долю соли в полученном растворе.
31. Из 250 г 17,0%-го раствора карбоната натрия при охлаждении выпало 28,6 г декагидрата карбоната натрия. Рассчитайте массовую долю соли в полученном растворе.
32. В 20,0 г 5,00%-го раствора гидроксида натрия растворили 4 г тетрагидрата гидроксида натрия, при этом плотность полученного раствора стала равной 1,11 г/мл. Вычислите моляр­ную концентрацию полученного раствора.
33. Какую массу дигидрата фторида калия можно получить из 450 г 25,0%-го раствора фторида калия?
34. Какую массу кристаллогидрата сульфата хрома (III), кристаллизующегося с 18 молекулами воды, можно получить из 80 мл раствора с концентрацией сульфата хрома 0,8 моль/л?

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:

• кристаллоамиакаты;
• кристаллоалкоголяты;
• кристаллоэфираты;
• иные соединения.

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:

• C u S O 4 · 5 H 2 O — медный купорос, пентагидрат сульфата меди (II);
• N a 2 C O 3 · 10 H 2 O — кристаллическая сода, декагидрат карбоната натрия;
• Z n S O 4 · 7 H 2 O — цинковый купорос, гептагидрат сульфата цинка.

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:

• м о н о ( 1 ) ;
• д и ( 2 ) ;
• т р и ( 3 ) ;
• т е т р а ( 4 ) ;
• п е н т а ( 5 ) ;
• г е к с а ( 6 ) ;
• г е п т а ( 7 ) ;
• о к т а ( 8 ) ;
• н о н а ( 9 ) ;
• д е к а ( 10 ) .

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:

• C u S O 4 · 5 H 2 O — медный купорос (пентагидрат сульфата меди);
• F e S O 4 · 7 H 2 O — железный купорос (гептагидрат сульфата железа (II)).

Некоторые кристаллогидраты, которые получили широкое распространение в промышленности, определяют, как технические. К таким веществам относят:

• соду кристаллическую — N a 2 C O 3 · 10 H 2 O ;
• глауберову соль — N a 2 S O 4 · 10 H 2 O ;
• горькую (английскую) соль — M g S O 4 · 7 H 2 O .

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

В процессе растворения кристаллогидратов в воде у соединения разрушается кристаллическая решетка. В результате такого процесса частицы вещества распределяются по всему объему раствора. Доля воды в различных кристаллогидратах может отличаться: от дробного числа молей на 1 моль вещества ( C a S O 4 · 0 , 5 H 2 O ) до значительного числа молей молекул воды на 1 моль вещества ( A l 2 ( S O 4 ) 3 · 18 H 2 O ) .

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:

ω ( с у х . в — в а ) = m ( с у х . в — в а ) m ( к р — т а )

Вычислить массовую долю воды можно по схожей формуле:

ω ( H 2 O ) = m ( H 2 O ) m ( к р — т а )

Применение данных формул удобно рассмотреть на практическом примере. Предположим, что имеется тригидрат нитрата меди (II) ( C u ( N O 3 ) 2 ∙ 3 H 2 O ) . Необходимо рассчитать, какова массовая доля кристаллизационной воды в соединении. В первую очередь следует записать молярные массы воды и нитрата меди (II):

M ( C u ( N O 3 ) 2 ) = 187 , 5 г / м о л ь

M ( H 2 O ) = 18 г / м о л ь

1 моль кристаллогидрата содержит 1 моль нитрата меди (II) и 3 моль воды. Учитывая эти данные, согласно формуле m = n ∙ M , можно определить массу воды и массу соли в кристаллогидрате:

m ( H 2 O ) = 3 ∙ 18 = 54 г ;

m ( C u ( N O 3 ) 2 ) = 1 ∙ 187 , 5 = 187 , 5 г .

Далее следует вычислить общую массу вещества:

m ( C u ( N O 3 ) 2 ∙ 3 H 2 O ) = 187 , 5 + 54 = 241 , 5 г .

Затем необходимо определить массовую долю воды:

ω ( H 2 O ) = m ( H 2 O ) m ( к р — т а ) = 54 / 241 , 5 = 0 , 22 и л и 22 % .

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:

n ( C u S O 4 · 5 H 2 O ) = m / M = 7 , 6 / 250 = 0 , 0304 м о л ь

n ( C u S O 4 ) = n ( C u S O 4 · 5 H 2 O ) = 0 , 0304 м о л ь

Масса сульфата меди в составе кристаллогидрата составит:

m ( C u S O 4 ) = M · n = 160 г / м о л ь · 0 , 0304 м о л ь = 4 , 864 г

При решении задания вторым способом следует в первую очередь вычислить массовую долю сульфата меди в составе кристаллогидрата:

ω ( C u S O 4 ) = М ( C u S O 4 ) М ( C u S O 4 · 5 H 2 O ) = 160 г / м о л ь / 250 г / м о л ь = 0 , 64 и л и 64 %

Таким образом, массу сульфата меди в образце кристаллогидрата массой 7,6 г можно рассчитать с учетом массовой доли сульфата меди:

m ( C u S O 4 ) = ω ( C u S O 4 ) · m ( C u S O 4 · 5 H 2 O ) = 0 , 64 · 7 , 6 г = 4 , 864 г

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.

m р — р а ( C u S O 4 ) = m ( C u S O 4 · 5 H 2 O ) + m ( H 2 O ) = 7 , 6 г + 300 г = 307 , 6 г

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?

m ( B a C I 2 ) = 60 · 10 , 4 / 100 = 6 , 24 г

m ( Н 2 О ) = 7 , 32 – 6 , 24 = 1 , 08 г

М ( B a C I 2 ) = 208 г / м о л ь

М ( Н 2 О ) = 18 г / м о л ь

n ( B a C I 2 ) = 6 , 24 / 208 = 0 , 03 м о л ь

n ( Н 2 О ) = 1 , 08 / 18 = 0 , 06 м о л ь

n ( Н 2 О ) n ( B a C I 2 ) = 0 , 06 0 , 03 = 2 1 = 2

B a C I 2 · 2 Н 2 О

Нужно вычислить массу медного купороса ( C u S O 4 · 5 Н 2 О ) , которую требуется добавить в 300 г воды для приготовления 15 % раствора сульфата меди. Ответ допустимо округлить до десятых.

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

Следует ввести обозначение для массы C u S O 4 · 5 Н 2 О — Х . В таком случае:

m ( C u S O 4 ) = 90 Х / 250 = 0 , 36 Х .

m ( р — р а ) = 300 + Х

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

100 · 0 , 36 Х = 15 · ( 300 + Х )

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

m ( р — р а ) = 140 · 1 , 085 = 151 , 9 г

m ( N a 2 S O 4 в р — р е ) = 151 , 9 · 20 / 100 = 30 , 38 г

n ( N a 2 S O 4 ) = n ( N a 2 S O 4 · 10 Н 2 О ) = 30 , 38 / 142 м о л ь

m ( N a 2 S O 4 · 10 Н 2 О ) = 322 · 30 , 38 / 142 = 68 , 89 г

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:

w ( N a 2 S O 4 ) = 100 – 47 , 1 = 52 , 9 %

m ( N a 2 S O 4 · Х Н 2 О ) = 142 · 100 / 52 , 9 = 268 , 431 г

m ( Н 2 О ) = 268 , 431 – 142 = 126 , 431 г

n ( Н 2 О ) = 126 , 431 / 18 = 7 , 024 м о л ь

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

n ( K M n O 4 ) = 200 · 0 , 2 / 1000 = 0 , 04 м о л ь

n ( F e S O 4 ) = 10 · 0 , 04 / 2 = 0 , 2 м о л ь

М ( F e S O 4 ) = 152 г / м о л ь

m ( F e S O 4 ) = 152 · 0 , 2 = 30 , 4 г

m ( Н 2 О ) в кристаллогидрате = 44 , 8 – 30 , 4 = 14 , 4 г

М ( Н 2 О ) = 18 г / м о л ь

n ( F e S O 4 n ( Н 2 О ) = 30 , 4 / 152 : 14 , 4 / 18 = 0 , 2 : 0 , 8 = 1 : 4

Формула кристаллогидрата — F e S O 4 · 4 Н 2 О

Растворимость сульфата меди в воде при 30 градусах составляет 25 г. Необходимо определить массу (г) кристаллогидрата C u S O 4 · 5 H 2 O , которую требуется потратить, чтобы приготовить 375 г насыщенного раствора сульфата меди при этой температуре.

При отсутствии каких-либо оговорок растворимость (коэффициент растворимости) определяет массу вещества, которая может раствориться в 100 г растворителя при образовании насыщенного раствора.

В процессе растворения 25 г C u S O 4 в 100 г воды получается 125 г насыщенного раствора. Согласно представленным данным, можно рассчитать массу C u S O 4 , которая присутствует в 375 г раствора:

m ( C u S O 4 ) = 375 · 25 / 125 = 75 г

Затем можно определить массу C u S O 4 · 5 H 2 O , в которой содержится 75 г C u S O 4 :

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

m ( Н 2 О ) , которая теряется = 36 · 3 / 4 = 27 г

m ( Н 2 О ) , которая остается = 36 – 27 = 9 г

n ( Н 2 О ) , которая остается = 9 / 18 = 0 , 5 м о л ь

Формула жженого гипса: C a S O 4 · 0 , 5 H 2 O

Ответ: C a S O 4 · 0 , 5 H 2 O

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

m ( К О Н ) = 100 – 39 , 1 = 60 , 9 %

n ( К О Н ) : n ( Н 2 О ) = 60 , 9 / 56 : 39 , 1 / 18 = 1 , 0875 : 2 , 1722 = 1 : 2

Формула кристаллогидрата К О Н : К О Н · 2 H 2 O

Ответ: К О Н · 2 H 2 O

Согласно стандартам Г О С Т , содержание меди в медном купоросе должно соответствовать интервалу от 25,1% до 25,2%. Необходимо рассчитать процентное содержание кристаллогидрата C u S O 4 · 5 H 2 O в медном купоросе, который включает в состав 25,2% меди по массе.

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

ω ( C u ) = 25 , 2 · 250 / 64 = 98 , 4375 %

Коэффициент растворимости сульфата кобальта в воде составляет 36,06 г. Предположим, что в наличии есть 250 мл его насыщенного раствора при 20 градусах, плотность которого равна 1 , 488 г / с м 3 . Необходимо рассчитать следующие характеристики:

• массовая доля безводной соли;
• массовая доля кристаллогидрата C o S O 4 · 7 H 2 O ;
• молярная концентрация безводной соли;
• масса (кг) безводной соли в 1 л раствора.

m ( р — р а ) = 250 · 1 , 488 = 372 г

m ( C o S O 4 ) = 372 · 36 , 06 / 136 , 06 = 98 , 59 г

ω ( C o S O 4 ) = 98 , 59 · 100 / 372 = 26 , 5 %

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

m ( C o S O 4 · 7 H 2 O ) = 281 · 98 , 59 / 155 = 178 , 73 г

m ( H 2 O ) = 372 – 178 , 73 = 193 , 27 г — чистой, без кристаллизационной

ω ( C о S O 4 · 7 Н 2 О ) = 178 , 73 · 100 / 372 = 48 , 05 %

n ( C o S O 4 ) = 98 , 59 / 155 = 0 , 64 м о л ь

С ( C o S O 4 ) = 0 , 64 · 1 / 0 , 25 = 2 , 56 м о л ь / л

m ( C o S O 4 ) = 98 , 59 · 1 / 0 , 25 = 394 , 36 г = 0 , 39436 к г – в 1 л раствора

• массовая доля безводной соли 26 , 5 % ;
• массовая доля кристаллогидрата C o S O 4 · 7 H 2 O 48 , 05 % ;
• молярная концентрация безводной соли 2 , 56 м о л ь / л ;
• масса (кг) безводной соли в 1л раствора 0 , 39436 к г .

Нужно вычислить, массу 10 % раствора нитрата кальция и кристаллогидрата C a ( N O 3 ) 2 · 4 H 2 O , которое потребуется израсходовать при получении 180 г 25 % раствора нитрата кальция.

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

М а с с а C a ( N O 3 ) 2 , которую необходимо ввести в 180 г 25 % раствора нитрата кальция, составит:

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:

Можно ввести обозначение для массы C a ( N O 3 ) 2 в виде Y 2 . В таком случае, получится составить пропорцию:

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

Y 1 = 10 Х / 100 = 0 , 1 Х

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:

0 , 1 Х + ( 180 – Х ) · 164 / 236 = 45

В результате вычислений получим:

Х = 134 , 62 г — масса 10 % раствора нитрата кальция

Масса кристаллогидрата C a ( N O 3 ) 2 · 4 H 2 O составит:

180 – 134 , 62 = 45 , 38 г

Ответ: 134 , 62 г 10 % раствора C a ( N O 3 ) 2 , 45 , 38 г C a ( N O 3 ) 2 · 4 H 2 O

Необходимо рассчитать массу железного купороса ( F e S O 4 · 7 H 2 O ) которая потребуется для приготовления 1 , 25 л раствора сульфата железа с массовой долей 9%. При решении задачи следует учитывать, что плотность данного раствора составляет 1 , 086 г / м л .

Масса раствора сульфата железа, который будет получен в результате, составит:

m р — р а ( F e S O 4 ) = ρ · V = 1 , 086 г / м л · 1250 м л = 1357 , 5 г

Масса сульфата железа в данном растворе определяется, как:

m ( F e S O 4 ) = ω ( F e S O 4 ) · m р — р а ( F e S O 4 ) = 1357 , 5 г · 0 , 09 = 122 , 175 г

n ( F e S O 4 ) = m ( F e S O 4 ) / M ( F e S O 4 ) = 122 , 175 г / 152 г / м о л ь = 0 , 804 м о л ь

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

n ( F e S O 4 · 7 H 2 O ) = n ( F e S O 4 ) = 0 , 804 м о л ь

Масса кристаллогидрата равна:

m ( F e S O 4 · 7 H 2 O ) = n ( F e S O 4 · 7 H 2 O ) · M ( F e S O 4 · 7 H 2 O ) = 0 , 804 м о л ь · 278 г / м о л ь = 223 , 45 г

Ответ: m ( F e S O 4 · 7 H 2 O ) = 223 , 45 г

Имеется раствор хлорида алюминия с ω ( A l C l 3 ) = 2 % , в котором растворили 100 г кристаллогидрата A l C l 3 · 6 H 2 O . Требуется рассчитать, какова массовая доля A l C l 3 в полученном растворе, если объем раствора равен 1047 м л , а его плотность составляет 1 , 07 г / м л .

Масса конечного раствора хлорида алюминия равна:

m р — р а , 2 ( A l C l 3 ) = ρ · V = 1 , 07 г / м л · 1047 м л = 1120 , 29 г

В таком случае, масса начального раствора хлорида алюминия составит:

m р — р а , 1 ( A l C l 3 ) = m р — р а , 2 ( A l C l 3 ) – m ( A l C l 3 · 6 H 2 O ) = 1120 , 29 г – 100 г = 1020 , 29 г

Масса хлорида алюминия в исходном растворе определяется, как:

m 1 ( A l C l 3 ) = ω 1 ( A l C l 3 ) · m р — р а , 1 ( A l C l 3 ) = 0 , 02 · 1020 , 29 г = 20 , 4 г

Массовая доля хлорида алюминия в кристаллогидрате равна:

ω ( A l C l 3 ) = М ( A l C l 3 ) / М ( A l C l 3 · 6 H 2 O ) = 133 , 5 г / м о л ь / 241 , 5 г / м о л ь = 0 , 5528 и л и 55 , 28 %

Рассчитаем массу хлорида алюминия в кристаллогидрате:

m в к / г ( A l C l 3 ) = ω ( A l C l 3 ) · m ( A l C l 3 · 6 H 2 O ) = 100 г · 0 , 5528 = 55 , 28 г

Определим общую массу хлорида алюминия в конечном растворе:

m 2 ( A l C l 3 ) = m в к / г ( A l C l 3 ) + m 1 ( A l C l 3 ) = 55 , 28 г + 20 , 4 г = 75 , 68 г

Массовая доля хлорида алюминия в полученном растворе равна:

ω 2 ( A l C l 3 ) = m 2 ( A l C l 3 ) / m р — р а , 2 ( A l C l 3 ) = 75 , 68 г / 1120 , 29 г = 0 , 068 или 6,8%

Ответ: ω 2 ( A l C l 3 ) = 0 , 068 или 6,8%.