Номер 1305, страница 201 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

1305. Цинковую пластину опустили в раствор хлорида ртути(II). К окончанию реакции масса пластинки увеличилась на 0,60 г. Рассчитайте массу образовавшейся в результате реакции ртути.

Дано:

Реакция цинка с раствором хлорида ртути(II).

Увеличение массы пластинки: $\Delta m = 0,60$ г.

Найти:

Массу образовавшейся ртути: $m(Hg)$ - ?

Решение:

1. Запишем уравнение химической реакции. Цинк является более активным металлом, чем ртуть, поэтому он вытесняет ртуть из раствора её соли (в данном случае, хлорида ртути(II)). Это реакция замещения: $$Zn + HgCl_2 \rightarrow ZnCl_2 + Hg \downarrow$$ В ходе реакции цинк с пластинки переходит в раствор в виде ионов $Zn^{2+}$, а ионы ртути $Hg^{2+}$ из раствора восстанавливаются до металлической ртути, которая оседает на пластинке.

2. Увеличение массы пластинки происходит потому, что масса оседающей на ней ртути больше массы цинка, который растворился. Изменение массы пластинки ($\Delta m$) можно выразить как разность между массой образовавшейся ртути ($m(Hg)$) и массой прореагировавшего цинка ($m(Zn)$): $$\Delta m = m(Hg)_{осевшей} - m(Zn)_{растворившегося}$$

3. Согласно уравнению реакции, на каждый 1 моль прореагировавшего цинка образуется 1 моль ртути. Обозначим количество вещества прореагировавшего цинка и образовавшейся ртути как $x$ моль. $$n(Zn) = n(Hg) = x \text{ моль}$$

4. Выразим массы цинка и ртути через количество вещества $x$, используя их молярные массы. Для расчетов примем округленные значения молярных масс из периодической таблицы Д. И. Менделеева:

Молярная масса цинка: $M(Zn) \approx 65$ г/моль.

Молярная масса ртути: $M(Hg) \approx 201$ г/моль.

Тогда масса прореагировавшего цинка: $m(Zn) = n(Zn) \cdot M(Zn) = x \cdot 65$ г.

Масса образовавшейся ртути: $m(Hg) = n(Hg) \cdot M(Hg) = x \cdot 201$ г.

5. Подставим полученные выражения для масс в формулу для изменения массы пластинки и решим получившееся уравнение относительно $x$: $$\Delta m = (x \cdot 201) - (x \cdot 65)$$ $$0,60 = x \cdot (201 - 65)$$ $$0,60 = 136x$$ $$x = \frac{0,60}{136} \text{ моль} \approx 0,00441 \text{ моль}$$

6. Теперь, зная количество вещества образовавшейся ртути ($x$), мы можем рассчитать её массу. Для большей точности используем не округленное значение $x$: $$m(Hg) = n(Hg) \cdot M(Hg) = \left(\frac{0,60}{136}\right) \text{ моль} \cdot 201 \text{ г/моль}$$ $$m(Hg) = \frac{0,60 \cdot 201}{136} \approx 0,8867 \text{ г}$$ Округлим полученный результат до двух значащих цифр, как в условии задачи (0,60 г). $$m(Hg) \approx 0,89 \text{ г}$$

Ответ: масса образовавшейся в результате реакции ртути составляет 0,89 г.