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.
