Задачи на пластинки (окончание)
Задача 92. Железную пластинку массой 100 г поместили в 250 г 20%-ного раствора сульфата меди. Вскоре масса пластинки составила 102 г. Каков состав раствора в % после удаления пластинки?
Решение.
Находим массу сульфата меди в исходном растворе:
m (CuSO4) = 250 г • 20% = 50 г
Пусть в реакцию вступило по х моль железа и сульфата меди:
х х х х
CuSO4 + Fe → FeSO4 + Cu
m = 160 х m = 56х m = 152 х m = 64 х
Тогда 102 = 100 — 56 х + 64 х, отсюда 8 х = 2; х = 0,25 (моль)
Теперь можно найти массы веществ, участвующих в реакции:
m (Fe) изр = 56 • 0,25 = 14 г
m (CuSO4 ) изр = 160 • 0,25 = 40 г
m (Cu) = 64 • 0,25 = 16 г
m (FeSO4) = 152 • 0,25 = 38 г
В растворе останется неизрасходованной часть сульфата меди (10 г) и появится образовавшийся в ходе реакции cульфат железа FeSO4 массой 38 г.
Массу конечного раствора можно рассчитать двумя способами:
А. m р-ра к = m р-ра исх + m (Fe) — m (Cu) = 250 г + 14 г — 16 г = 248 г
Б. Если масса пластинки после выдерживания в растворе увеличилась на
2 г, следовательно, масса самого раствора уменьшилась на те же 2 г, т.е.
m р-ра конечного = 250 г — 2 г = 248 г
Остается вычислить массовые доли солей в конечном растворе:
(CuSO4 ) = m (CuSO4 ) : m р-ра = 10 г : 248 г = 0,04 = 4%
(FeSO4 ) = m (FeSO4 ) : m р-ра = 38 г : 248 г = 0,153 = 15,3%
Задача 93. Масса железного стержня после выдерживания в растворе нитрата меди увеличилась на 1,6 г и составила 23,2 г. Определите состав стержня в г после реакции.
Решение.
Fe + Cu(NO3)2 → Fe(NO3)2 + Cu
Масса стержня до реакции = 23,2 — 1,6 = 21,6 г.
Обозначим количество вещества железа, перешедшего в раствор, через х моль, соответственно, количество вещества меди, осевшей на стержне в ходе реакции – тоже х моль, а их массы соответственно 56 х и 64 х. Тогда изменение массы стержня составит 64 х — 56 х = 8 х, а в массе это соответствует 1,6 г:
1,6 = 8 х
х = 0,2 (моль)
Следовательно, израсходовано 0,2 • 56 = 11,2 г железа, а осело на стержне 0,2 • 64 = 12,8 г меди. От первичной массы железа осталось 21,6 — 11,2 = 10,4 г. Таким образом, после реакции стержень состоит из 10,4 г железа и 12,8 г меди, всего 23,2 г — как в условии задачи.
Решим самостоятельно!
- В раствор сульфата меди поместили железную пластину массой 10 г. После окончания реакции ее масса оказалась равной 10,8 г. Сколько г железа растворилось и сколько г меди выделилось из раствора? (5,6 г, 6,4 г)
- На сколько г увеличится масса железной пластинки, опущенной в раствор сульфата меди, если при этом на пластинке оказалось 20,8 г металлической меди? (2,6 г)
- Медный стержень массой 140,8 г выдержали в растворе нитрата серебра, после чего его масса составила 171,2 г. Рассчитайте объем 32% раствора азотной кислоты (пл 1,2), израсходованного на растворение медного стержня после выдерживания его в растворе нитрата серебра. (961 мл)
- После выдерживания в водном растворе нитрата серебра первоначальная масса медного стержня 38,4 г увеличилась на 15,2 г. Стержень промыли, высушили и растворили в 93%-ной серной кислоте (плотность 1,81). Определите объем кислоты, необходимой для растворения стержня. (70 мл)