Номер 379, страница 77 - гдз по химии 9 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

379. Медный купорос $CuSO_4 \cdot 5H_2O$ применяется в садоводстве для опрыскивания плодово-ягодных культур в качестве профилактики и лечения вирусных и грибковых заболеваний, при борьбе с вредителями. При приготовлении раствора необходимо растворить 100 г медного купороса в воде и затем довести объём раствора до $10 \text{ дм}^3$. Готовить раствор нужно в стеклянной, пластмассовой или эмалированной посуде. Опрыскивают не только само дерево, но и почву вокруг него. Расход составляет — $10 \text{ дм}^3$ на $100 \text{ м}^2$. Рассчитайте массу $CuSO_4$, внесенного на $1 \text{ м}^2$. Почему для приготовления раствора нельзя использовать железное или оцинкованное ведро?

Рассчитайте массу CuSO4, внесенного на 1 м².

Дано:

масса медного купороса $m(CuSO_4 \cdot 5H_2O) = 100$ г

объем раствора $V_{р-ра} = 10$ дм³

расход раствора: $10 \text{ дм³ на } 100 \text{ м²}$

Найти:

массу $CuSO_4$ на 1 м² - ?

Решение:

1. Рассчитаем молярные массы безводного сульфата меди ($CuSO_4$) и его кристаллогидрата ($CuSO_4 \cdot 5H_2O$). Используем относительные атомные массы: $Ar(Cu)=64$, $Ar(S)=32$, $Ar(O)=16$, $Ar(H)=1$.

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

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

2. Найдем массовую долю безводного сульфата меди в медном купоросе.

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

3. Рассчитаем массу безводного $CuSO_4$ в 100 г медного купороса, которые были взяты для приготовления раствора.

$m(CuSO_4) = m(CuSO_4 \cdot 5H_2O) \cdot \omega(CuSO_4) = 100 \text{ г} \cdot 0.64 = 64$ г

4. Согласно условию, 100 г медного купороса растворяют в воде и доводят объем раствора до 10 дм³. Таким образом, в 10 дм³ раствора содержится 64 г безводного $CuSO_4$.

5. Расход раствора составляет 10 дм³ на 100 м². Это означает, что вся масса полученного $CuSO_4$ (64 г) вносится на площадь 100 м².

6. Рассчитаем массу $CuSO_4$, которая вносится на 1 м².

$m_{1м^2}(CuSO_4) = \frac{m_{общ}(CuSO_4)}{S_{общ}} = \frac{64 \text{ г}}{100 \text{ м²}} = 0.64 \text{ г/м²}$

Следовательно, на 1 м² вносится 0.64 г $CuSO_4$.

Ответ: масса $CuSO_4$, внесенного на 1 м², составляет 0.64 г.

Почему для приготовления раствора нельзя использовать железное или оцинкованное ведро?

Использовать железное или оцинкованное ведро для приготовления раствора медного купороса ($CuSO_4$) нельзя из-за химических реакций, которые будут протекать между металлами ведра и солью меди. Причина кроется в различном положении металлов (меди, железа и цинка) в электрохимическом ряду активности металлов.

1. Железное ведро: Железо (Fe) является более активным металлом, чем медь (Cu) (в ряду активности Fe стоит левее Cu). Поэтому железо будет вытеснять медь из раствора ее соли в ходе реакции замещения:

$Fe(тв) + CuSO_4(р-р) \rightarrow FeSO_4(р-р) + Cu(тв)$

В результате этой реакции железное ведро будет разрушаться (корродировать), а на его поверхности будет оседать металлическая медь. Концентрация действующего вещества – сульфата меди – в растворе уменьшится, что сделает его менее эффективным для опрыскивания.

2. Оцинкованное ведро: Оцинкованное ведро – это железное ведро, покрытое слоем цинка (Zn) для защиты от коррозии. Цинк – еще более активный металл, чем железо и медь (в ряду активности он стоит значительно левее их обоих). Поэтому цинк будет еще более энергично реагировать с раствором сульфата меди:

$Zn(тв) + CuSO_4(р-р) \rightarrow ZnSO_4(р-р) + Cu(тв)$

В этом случае защитное цинковое покрытие быстро разрушится, обнажив железо, которое затем также начнет реагировать. Это приведет к порче ведра и значительному снижению концентрации $CuSO_4$ в растворе.

Именно поэтому для приготовления таких растворов необходимо использовать химически инертную посуду, как указано в условии: стеклянную, пластмассовую или эмалированную, так как эти материалы не реагируют с раствором сульфата меди.

Ответ: Железное и оцинкованное ведра нельзя использовать, так как железо и цинк являются химически более активными металлами, чем медь. Они вступают в реакцию замещения с сульфатом меди, вытесняя медь из раствора. Это приводит к разрушению ведра и снижению концентрации действующего вещества в растворе, делая его непригодным для использования.