Номер 5, страница 77 - гдз по химии 9 класс сборник контрольных и самостоятельных работ Сеген, Алексеева

Дано:
масса цинка $m(\text{Zn}) = 6.5 \text{ г}$
масса раствора нитрата меди(II) $m(\text{раствора Cu(NO}_3)_2) = 141 \text{ г}$
массовая доля нитрата меди(II) $\omega(\text{Cu(NO}_3)_2) = 10\% = 0.10$
выход продукта $\eta = 70\% = 0.70$

Перевод в СИ:
масса цинка $m(\text{Zn}) = 6.5 \text{ г}$
масса раствора нитрата меди(II) $m(\text{раствора Cu(NO}_3)_2) = 141 \text{ г}$
массовая доля нитрата меди(II) $\omega(\text{Cu(NO}_3)_2) = 0.10$
выход продукта $\eta = 0.70$

Найти:
масса выделившегося металла (меди) $m(\text{Cu})$

Решение:

1. Рассчитаем массу чистого нитрата меди(II) в растворе:
$m(\text{Cu(NO}_3)_2) = \omega(\text{Cu(NO}_3)_2) \times m(\text{раствора Cu(NO}_3)_2)$
$m(\text{Cu(NO}_3)_2) = 0.10 \times 141 \text{ г} = 14.1 \text{ г}$

2. Вычислим количество вещества цинка и нитрата меди(II), используя их молярные массы:
Молярная масса цинка: $M(\text{Zn}) = 65.38 \text{ г/моль}$
Молярная масса нитрата меди(II): $M(\text{Cu(NO}_3)_2) = 63.55 + 2 \times (14.01 + 3 \times 16.00) = 63.55 + 2 \times 62.01 = 187.57 \text{ г/моль}$
Количество вещества цинка:
$n(\text{Zn}) = m(\text{Zn}) / M(\text{Zn}) = 6.5 \text{ г} / 65.38 \text{ г/моль} \approx 0.099418 \text{ моль}$
Количество вещества нитрата меди(II):
$n(\text{Cu(NO}_3)_2) = m(\text{Cu(NO}_3)_2) / M(\text{Cu(NO}_3)_2) = 14.1 \text{ г} / 187.57 \text{ г/моль} \approx 0.075178 \text{ моль}$

3. Запишем уравнение химической реакции:
$\text{Zn} + \text{Cu(NO}_3)_2 \rightarrow \text{Zn(NO}_3)_2 + \text{Cu}$
Согласно уравнению, 1 моль цинка реагирует с 1 молем нитрата меди(II) с образованием 1 моля меди.

4. Определим лимитирующий реагент:
Сравнивая количества вещества, видим, что $n(\text{Cu(NO}_3)_2) \approx 0.075178 \text{ моль}$ меньше, чем $n(\text{Zn}) \approx 0.099418 \text{ моль}$.
Следовательно, нитрат меди(II) является лимитирующим реагентом. Расчеты будут производиться по нему.

5. Рассчитаем теоретическое количество вещества выделившейся меди:
Исходя из стехиометрии реакции, $n(\text{Cu})_{\text{теоретическое}} = n(\text{Cu(NO}_3)_2) \approx 0.075178 \text{ моль}$.

6. Рассчитаем теоретическую массу меди:
Молярная масса меди: $M(\text{Cu}) = 63.55 \text{ г/моль}$
$m(\text{Cu})_{\text{теоретическое}} = n(\text{Cu})_{\text{теоретическое}} \times M(\text{Cu}) = 0.075178 \text{ моль} \times 63.55 \text{ г/моль} \approx 4.7767 \text{ г}$

7. Рассчитаем фактическую массу меди с учетом выхода продукта:
$m(\text{Cu})_{\text{фактическое}} = m(\text{Cu})_{\text{теоретическое}} \times \eta$
$m(\text{Cu})_{\text{фактическое}} = 4.7767 \text{ г} \times 0.70 \approx 3.3437 \text{ г}$
Округлим до трех значащих цифр, что соответствует точности исходных данных: $3.34 \text{ г}$.

Ответ:

Масса выделившегося металла составляет $3.34 \text{ г}$.