Номер 723, страница 130 - гдз по химии 9 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

723. К водному раствору объёмом $460 \text{ см}^3$ с молярной концентрацией хлорида меди(II), равной $0,168 \text{ моль}/\text{дм}^3$, добавили избыток алюминиевых стружек. Рассчитайте массу выделившейся меди, если её практический выход составляет $94,6 \%$.

Дано:

$V(\text{р-ра } CuCl_2) = 460 \text{ см}^3$

$C_M(CuCl_2) = 0,168 \text{ моль/дм}^3$

$\eta(Cu) = 94,6 \% $

Алюминий (Al) в избытке

Перевод в единицы СИ и производные:

$V(\text{р-ра } CuCl_2) = 460 \text{ см}^3 = 0,460 \text{ дм}^3$

$\eta(Cu) = 94,6 \% = 0,946$

Найти:

$m_{практ}(Cu)$ — ?

Решение:

1. Составим уравнение химической реакции. Алюминий является более активным металлом, чем медь, поэтому он вытесняет ее из раствора соли. Происходит реакция замещения:

$2Al + 3CuCl_2 \rightarrow 2AlCl_3 + 3Cu \downarrow$

2. Поскольку алюминий дан в избытке, расчеты производятся по веществу, которое находится в недостатке — хлориду меди(II). Вычислим количество вещества $CuCl_2$ в исходном растворе:

$n(CuCl_2) = C_M(CuCl_2) \cdot V(\text{р-ра } CuCl_2) = 0,168 \text{ моль/дм}^3 \cdot 0,460 \text{ дм}^3 = 0,07728 \text{ моль}$.

3. По уравнению реакции определим теоретически возможное количество вещества меди ($Cu$), которое может выделиться. Из уравнения видно, что из 3 моль $CuCl_2$ образуется 3 моль $Cu$. Следовательно, их количества веществ соотносятся как 1:1.

$n_{теор}(Cu) = n(CuCl_2) = 0,07728 \text{ моль}$.

4. Рассчитаем теоретическую массу меди. Молярная масса меди $M(Cu)$ составляет примерно $64 \text{ г/моль}$.

$m_{теор}(Cu) = n_{теор}(Cu) \cdot M(Cu) = 0,07728 \text{ моль} \cdot 64 \text{ г/моль} = 4,94592 \text{ г}$.

5. Теперь, зная теоретическую массу и практический выход, рассчитаем массу меди, которая выделилась в действительности ($m_{практ}$).

$m_{практ}(Cu) = m_{теор}(Cu) \cdot \eta(Cu) = 4,94592 \text{ г} \cdot 0,946 = 4,67884 \text{ г}$.

6. Округлим результат до трех значащих цифр, так как исходные данные в задаче ($460$; $0,168$; $94,6$) даны с тремя значащими цифрами.

$m_{практ}(Cu) \approx 4,68 \text{ г}$.

Ответ: $4,68 \text{ г}$.