Номер 5, страница 134 - гдз по химии 9 класс учебник Шиманович, Василевская

5. Для опрыскивания сада фермеру понадобилось приготовить «бордосскую жидкость». В инструкции указывалось, что для этого необходим 7%-ный раствор сульфата меди(II), а у фермера были только ярко-синие кристаллы медного купороса. Определите массу медного купороса, необходимого для приготовления нужного фермеру раствора массой 10 кг. Как приготовить такой раствор?

Определите массу медного купороса, необходимого для приготовления нужного фермеру раствора массой 10 кг.

Дано:

Массовая доля сульфата меди(II) в растворе, $\omega(CuSO_4) = 7\%$
Масса раствора, $m_{р-ра} = 10$ кг

Перевод в систему СИ:

$\omega(CuSO_4) = 0.07$
$m_{р-ра} = 10$ кг

Найти:

Массу медного купороса $m(CuSO_4 \cdot 5H_2O)$ — ?

Решение:

1. Медный купорос представляет собой кристаллогидрат сульфата меди(II), его химическая формула — $CuSO_4 \cdot 5H_2O$. Раствор, который нужен фермеру, должен содержать 7% безводного сульфата меди(II) ($CuSO_4$). Сначала найдем массу безводного сульфата меди(II), которая должна содержаться в 10 кг 7%-го раствора.

$m(CuSO_4) = m_{р-ра} \times \omega(CuSO_4) = 10 \text{ кг} \times 0.07 = 0.7 \text{ кг}$

2. Теперь рассчитаем, в какой массе медного купороса ($CuSO_4 \cdot 5H_2O$) содержится 0,7 кг безводной соли ($CuSO_4$). Для этого нам понадобятся молярные массы обоих соединений. Примем относительные атомные массы: $Ar(Cu) = 64$, $Ar(S) = 32$, $Ar(O) = 16$, $Ar(H) = 1$.

Молярная масса безводного сульфата меди(II):

$M(CuSO_4) = 64 + 32 + 4 \times 16 = 160$ г/моль.

Молярная масса медного купороса (пентагидрата сульфата меди(II)):

$M(CuSO_4 \cdot 5H_2O) = M(CuSO_4) + 5 \times M(H_2O) = 160 + 5 \times (2 \times 1 + 16) = 160 + 90 = 250$ г/моль.

3. Найдем массовую долю безводного сульфата меди в медном купоросе:

$\omega(CuSO_4 \text{ в } CuSO_4 \cdot 5H_2O) = \frac{M(CuSO_4)}{M(CuSO_4 \cdot 5H_2O)} = \frac{160 \text{ г/моль}}{250 \text{ г/моль}} = 0.64$

4. Зная, что нам требуется 0,7 кг чистого $CuSO_4$, найдем массу медного купороса, которую необходимо взять:

$m(CuSO_4 \cdot 5H_2O) = \frac{m(CuSO_4)}{\omega(CuSO_4 \text{ в } CuSO_4 \cdot 5H_2O)} = \frac{0.7 \text{ кг}}{0.64} \approx 1.094 \text{ кг}$

Ответ: для приготовления 10 кг 7%-го раствора сульфата меди(II) необходимо взять 1,094 кг медного купороса ($CuSO_4 \cdot 5H_2O$).

Как приготовить такой раствор?

Решение:

Для приготовления раствора нам нужно знать массу медного купороса и массу воды.

1. Масса медного купороса, как мы рассчитали выше, составляет $m(CuSO_4 \cdot 5H_2O) \approx 1.094$ кг.

2. Общая масса раствора должна составлять 10 кг. Раствор состоит из растворенного вещества (медного купороса) и растворителя (воды). Следовательно, массу воды можно найти по разности:

$m(H_2O) = m_{р-ра} - m(CuSO_4 \cdot 5H_2O) = 10 \text{ кг} - 1.094 \text{ кг} = 8.906 \text{ кг}$

3. Учитывая, что плотность воды приблизительно равна 1 кг/л, для приготовления раствора потребуется 8,906 л воды.

Порядок действий:

1. Взвесить 1,094 кг (1094 г) кристаллов медного купороса.

2. Отмерить 8,906 кг (что приблизительно равно 8,906 л) воды.

3. В подходящую емкость (не металлическую, так как раствор сульфата меди может реагировать с некоторыми металлами) налить воду и постепенно добавлять медный купорос, постоянно перемешивая до полного растворения кристаллов. Для ускорения процесса можно использовать теплую воду.

Ответ: необходимо взвесить 1,094 кг медного купороса и растворить его в 8,906 кг (8,906 л) воды.