Номер 6, страница 152 - гдз по химии 11 класс учебник Мычко, Прохоревич

6. Определите массу меди, которую можно выделить из 1 $\text{дм}^3$ раствора $\text{CuCl}_2$ с концентрацией 0,07 $\text{моль}/\text{дм}^3$ железными опилками, взятыми в избытке, если таким образом извлекают 95 % металла.

Дано:

Объем раствора хлорида меди(II), $V(р-ра \ CuCl_2) = 1 \ дм^3$

Молярная концентрация $CuCl_2$, $C(CuCl_2) = 0,07 \ моль/дм^3$

Практический выход меди, $\eta(Cu) = 95 \% = 0,95$

$V(р-ра \ CuCl_2) = 1 \ дм^3 = 1 \cdot 10^{-3} \ м^3$

$C(CuCl_2) = 0,07 \ моль/дм^3 = 70 \ моль/м^3$

Найти:

Массу выделенной меди, $m_{практ.}(Cu) - ?$

Решение:

Процесс выделения меди из раствора хлорида меди(II) железными опилками описывается реакцией замещения. Железо, как более активный металл (находится в ряду активности металлов левее меди), вытесняет медь из раствора ее соли. Уравнение химической реакции:

$Fe + CuCl_2 \rightarrow FeCl_2 + Cu \downarrow$

Сначала рассчитаем количество вещества (число молей) хлорида меди(II), содержащегося в 1 дм³ раствора, используя формулу $n = C \cdot V$:

$n(CuCl_2) = C(CuCl_2) \cdot V(р-ра \ CuCl_2) = 0,07 \ моль/дм^3 \cdot 1 \ дм^3 = 0,07 \ моль$.

Из уравнения реакции видно, что стехиометрическое соотношение между хлоридом меди(II) и медью составляет 1:1. Это означает, что из 1 моль $CuCl_2$ теоретически можно получить 1 моль $Cu$. Следовательно, теоретическое количество вещества меди, которое может быть получено, равно:

$n_{теор.}(Cu) = n(CuCl_2) = 0,07 \ моль$.

Далее вычислим теоретическую массу меди, которая могла бы выделиться при 100% выходе реакции. Для этого используем формулу $m = n \cdot M$. Молярная масса меди $M(Cu)$ принимается равной $64 \ г/моль$.

$m_{теор.}(Cu) = n_{теор.}(Cu) \cdot M(Cu) = 0,07 \ моль \cdot 64 \ г/моль = 4,48 \ г$.

По условию задачи, практический выход металла составляет 95%. Рассчитаем массу меди, которую можно выделить в реальности, с учетом этого выхода:

$m_{практ.}(Cu) = m_{теор.}(Cu) \cdot \eta = 4,48 \ г \cdot 0,95 = 4,256 \ г$.

Ответ: масса меди, которую можно выделить, составляет 4,256 г.