Номер 10, страница 243 - гдз по химии 11 класс учебник Мычко, Прохоревич

10. Железную пластинку массой 90 г погрузили в раствор медного купороса. Через некоторое время её вынули, промыли, высушили и взвесили. Масса стала равна 92,4 г. Определите массу прореагировавшего железа и массу меди, осевшей на пластинке.

Дано:

$m_1(\text{пластинки}) = 90$ г

$m_2(\text{пластинки}) = 92,4$ г

Найти:

$m(\text{Fe}_{\text{прореаг.}}) - ?$

$m(\text{Cu}_{\text{осевшей}}) - ?$

Решение:

Когда железную пластинку погружают в раствор медного купороса (сульфата меди(II), $CuSO_4$), происходит реакция замещения. Железо, как более активный металл, вытесняет медь из раствора соли, а само переходит в раствор.

Уравнение химической реакции:

$Fe + CuSO_4 \rightarrow FeSO_4 + Cu$

Из уравнения реакции следует, что на каждый 1 моль атомов железа, который переходит с пластинки в раствор, на пластинке осаждается 1 моль атомов меди.

Найдем молярные массы железа и меди, используя периодическую таблицу Д.И. Менделеева:

$M(Fe) \approx 56$ г/моль

$M(Cu) \approx 64$ г/моль

Масса пластинки увеличилась, так как молярная масса меди больше молярной массы железа. Найдем изменение массы пластинки ($\Delta m$):

$\Delta m = m_2(\text{пластинки}) - m_1(\text{пластинки}) = 92,4 \text{ г} - 90 \text{ г} = 2,4 \text{ г}$

Пусть в реакцию вступило $x$ моль железа. Тогда масса прореагировавшего железа составляет:

$m(\text{Fe}) = n(\text{Fe}) \cdot M(\text{Fe}) = x \cdot 56$

Согласно стехиометрии реакции, на пластинке выделилось $x$ моль меди. Масса осевшей меди составляет:

$m(\text{Cu}) = n(\text{Cu}) \cdot M(\text{Cu}) = x \cdot 64$

Прирост массы пластинки ($\Delta m$) равен разности масс осевшей меди и растворившегося железа:

$\Delta m = m(\text{Cu}) - m(\text{Fe})$

$2,4 = 64x - 56x$

$2,4 = 8x$

Теперь найдем количество вещества $x$:

$x = \frac{2,4}{8} = 0,3$ моль

Зная количество вещества, мы можем рассчитать искомые массы.

Масса прореагировавшего железа:

$m(\text{Fe}_{\text{прореаг.}}) = 0,3 \text{ моль} \cdot 56 \text{ г/моль} = 16,8 \text{ г}$

Масса меди, осевшей на пластинке:

$m(\text{Cu}_{\text{осевшей}}) = 0,3 \text{ моль} \cdot 64 \text{ г/моль} = 19,2 \text{ г}$

Проверка: $m(\text{Cu}_{\text{осевшей}}) - m(\text{Fe}_{\text{прореаг.}}) = 19,2 \text{ г} - 16,8 \text{ г} = 2,4 \text{ г}$, что соответствует найденному увеличению массы пластинки.

Ответ: масса прореагировавшего железа равна 16,8 г, масса меди, осевшей на пластинке, равна 19,2 г.