Определите состав реакционной смеси до и после реакции. Составьте таблицу материального баланса.
2. Рассчитайте ΔH0298, ΔS0298, ΔG0298 химической реакции. Возможно ли осуществить реакцию при 473 К?
3. Определите скорость и время реакции с учетом степени превращения и выхода продукта.
4. Определите рН среды после реакции.
CuSO4 + 2NaOH = Cu(OH)2 + Na2SO4
Cн(CuSO4) = 2 н; mр(CuSO4) = 2,2 кг; ρ(CuSO4) = 1,31 г/мл
Cм(NaOH) = 2,5 М; mр(NaOH) = 2,2 кг; ρ(NaOH) = 1,11 г/мл
α(NaOH) = 0,85
γ = 2,5
t = 25ºC
k = 0,8 л/(моль·мин)
Решение
Уравнение реакции:
CuSO4 + 2NaOH = Cu(OH)2 + Na2SO4
Расчет приходящих веществ.
1) Объем приходящего раствора CuSO4:
= 1679,39 мл.
2) Количество CuSO4 в приходящем растворе:
ν(CuSO4) = Cн(CuSO4) · Vр(CuSO4) = 2 · 1,67939 = 3,359 моль экв = · 3,359 = 1,679 моль.
3) Масса CuSO4 в приходящем растворе:
m(CuSO4) = ν(CuSO4) · Mэ(CuSO4) = 3,359 · 79,805 = 268,05 г.
4) Масса воды в приходящем растворе CuSO4:
m(H2O) = mр(CuSO4) – m(CuSO4) = 2200 – 268,05 = 1931,95 г.
5) Объем приходящего раствора NaOH:
= 1981,98 мл.
6) Количество NaOH в приходящем растворе:
ν(NaOH) = Cм(NaOH) · Vр(NaOH) = 2,5 · 1,98198 = 4,955 моль.
7) Масса NaOH в приходящем растворе:
m(NaOH) = ν(NaOH) · M(NaOH) = 4,955 · 39,997 = 198,18 г.
8) Масса воды в приходящем растворе NaOH:
m(H2O) = mр(NaOH) – m(NaOH) = 2200 – 198,18 = 2001,82 г.
9) Количество прореагировавшего NaOH:
ν(NaOH)прор. = ν(NaOH) · α = 4,955 · 0,85 = 4,212 моль.
Такое количество NaOH прореагировать не может, поскольку в систему введено только 3,359 моль экв. CuSO4. Следовательно, степень конверсии α(NaOH) = 0,85 недостижима. Если прореагирует весь CuSO4, то:
ν(NaOH)прор. = 3,359 моль.
10) Масса прореагировавшего NaOH:
m(NaOH)прор
. = ν(NaOH)прор. · M(NaOH) = 3,359 · 39,997 = 134,35 г.
11) Количество непрореагировавшего NaOH:
ν(NaOH)непр. = ν(NaOH) – ν(NaOH)прор. = 4,955 – 3,359 = 1,596 моль.
12) Масса непрореагировавшего NaOH:
m(NaOH)непр. = m(NaOH) – m(NaOH)прор. = 198,18 – 134,35 = 63,83 г.
13) Количество прореагировавшего CuSO4:
ν(CuSO4)прор. = 3,359 моль экв.
14) Масса прореагировавшего CuSO4:
m(CuSO4)прор. = 268,05 г.
15) Количество непрореагировавшего CuSO4:
ν(CuSO4)непр. = 0.
16) Масса непрореагировавшего CuSO4:
m(CuSO4)непр. = 0.
17) Количество воды в растворе CuSO4:
ν(H2O) = = 107,24 моль.
18) Количество воды в растворе NaOH:
ν(H2O) = = 111,12 моль.
Расчет продуктов.
1) Масса образовавшегося Cu(OH)2:
m(Cu(OH)2) = ν(NaOH)прор. · Mэ(Cu(OH)2) = 3,359 · 48,78 = 163,90 г.
2) Количество образовавшегося Cu(OH)2:
ν(Cu(OH)2) = ν(CuSO4)прор. = 1,679 моль.
3) Масса образовавшегося Na2SO4:
m(Na2SO4) = ν(CuSO4)прор · M(Na2SO4) = 1,679 · 142,043 = 238,50 г.
4) Количество образовавшегося Na2SO4:
ν(Na2SO4) = ν(CuSO4)прор = 1,679 моль.
Материальный баланс:
Состав реакционной смеси Приход Состав реакционной смеси Расход
m, г моль ω, %
m, г моль ω, %
1 CuSO4 268,05 1,679 6,10 1 CuSO4 0 0 0
2 NaOH 198,18 4,955 4,50 2 NaOH 63,83 1,596 1,45
3 H2O 3933,77 218,36 89,40 3 Cu(OH)2 163,90 1,679 3,73
в т
Задать вопрос
на новый заказ в Автор24.
