ЗАДАЧИ НА ПЛАСТИНКИ
Условимся называть так группу задач, где пластинка или стержень из металла погружаются в раствор соли или кислоты. Как правило, при этом протекают какие-либо реакции, в ходе которых масса пластинки изменяется. Логика рассуждений здесь может быть такой:
Конечная масса пластинки = начальная масса пластинки — масса металла пластинки, перешедшего в раствор + масса металла, осевшего на пластинке в ходе реакции.
Задача 89. В 2%-ный раствор нитрата серебра массой 170 г опустили цинковую пластинку массой 10 г. Определите массу пластинки по окончании реакции.
Решение.
Сравним исходные количества реагирующих веществ:
m (AgNO3) = m р-ра • рв = 170 г • 0,02 = 3,4 г
n (AgNO3) = 3,4 г : 170 г/моль = 0,02 моль
n (Zn) = 10 г : 65 г/моль = 0,154 моль (избыток).
Строго говоря, количество вещества металла пластинки подсчитывать обычно не требуется, так как пластинка, как правило, не полностью реагирует с веществом в растворе. Поэтому расчет ведем по растворенному веществу:
0,01 моль 0,02 моль 0,02 моль
Zn + 2AgNO3 → Zn (NO)3)2 + 2Ag
По данным условия, цинк в избытке, и в ходе реакции металл с поверхности пластинки будет взаимодействовать с нитратом серебра и перейдет в раствор, а взамен его на пластинку будет осаждаться серебро. По уравнению реакции определяем их количества вещества и массы:
m (Zn) израсх = 65 г/моль • 0,01 моль = 0,65 г
m (Ag) = 108 г/моль • 0,02 моль = 2,16 г
Итак, в ходе реакции с пластинки массой 10 г часть цинка массой 0,65 г перейдет в раствор, а 2,16 г серебра осядут на его место. Рассчитываем массу пластинки по окончании реакции:
m пл2 = m пл1 — m (Zn) израсх + m (Ag) = 10 г — 0,65 г + 2,16 г = 11,51 г
Задача 90. Железную пластинку массой 5 г выдержали в растворе, содержащем 1,6 г сульфата меди (II), затем пластинку из раствора вынули, высушили и взвесили. Чему равна масса пластинки после реакции?
Решение.
Ход рассуждений такой же, как и в предыдущей задаче:
n (CuSO4) = 0,01 моль
0,01 0,01 0,01
CuSO4 + Fe → FeSO4 + Cu
m (Fe) изр = 56 • 0,01 = 0,56 г
m (Cu) = 64 • 0,01 = 0,64 г
m пл2 = m пл1 — m (Fe) израсх + m (Cu) = 10 г — 0,56 г + 0,64 г = 5,08 г
Задача 91. Цинковая пластинка массой 10 г помещена в раствор медного купороса. После окончания реакции ее масса составила 9,9 г. Определите массу сульфата меди в исходном растворе.
Решение.
Пусть в исходном растворе содержалось х моль сульфата меди:
х моль х моль х моль
CuSO4 + Zn → ZnSO4 + Cu
m = 160 x m = 65 x m = 64 x
Далее рассуждаем:
9,9 = 10 – 65 х + 64 х = 10 – х
х = 0,1 = n (CuSO4)
m (CuSO4) = 160 х = 16 г.
Продолжение следует.