Сегодня у нас урок по химии 59 – Задачи на пластинки. Как изучить? Полезные советы и рекомендации – повторите предыдущие уроки химии, особенно урок химии 10.

1. В 50 мл. 0,5 м. раствора CuSO₄ опущена железная пластинка массой 5 гр. Определить массу пластинки после реакции.

Решение.

Чтобы решить эту и последующие задачи, надо вспомнить ряд активности металлов (урок химии 10). Здесь же вспомним, что в этом ряду металлы располагаются по убывающей активности, чем левее он расположен, тем более он активен. В этом ряду каждый предыдущий металл вытесняет из соединений все последующие металлы:

Li, Rb, K, Ba, Sr, Ca, Na, Mg, Al, Mn, Zn, Cr, Fe, Cd, Co, Ni, Sn, Pb, H, Bi, Cu, Hg, Ag, Pd, Pt, Au.

Железо как более активный металл будет переходить в раствор, а медь как менее активный, будет откладываться на поверхности железной пластинки:

CuSO₄ + Fe = FeSO₄ + Cu

Найдем избыток-недостаток.

n(CuSO₄) = n(Cu) = 0,5 ⃰ 50/1000 = 0,025 моль.

n(Fe) = 5/56 = 0,089 моль.

Значит, в реакцию вступает 0,025 моль железа и выделяется 0,025 моль меди

Грамм-атомная масса Fe – 56 г., Сu 64 г. По недостатку расчитаем массы растворяющегося железа и выделяющейся меди.

m(Fe) = 0,025 ⃰ 56 = 1,4 г.

m(Cu) = 0,025 ⃰ 64 = 1,6 г.

Масса железной пластинки в конце реакции будет:

5 – 1,4 + 1,6 = 5,2 г.

Ответ: 5,2.

2. В растворCuSO₄ опущена цинковая пластинка массой 10 гр. После окончания реакции промытая и высушенная пластинка весит 9,9 гр. Сколько гр. ZnSO₄ образовалось?

Решение.

Цинк как более активный металл будет переходить в раствор, а медь как менее активный, будет откладываться на поверхности цинковой пластинки:

CuSO₄ + Zn = ZnSO₄ + Cu

Из уравнения реакции видно, что при растворении 1 г/моля атомов цинка (65 г.) выделяется 1 г/моль атомов меди (64 г.), т.е. масса уменьшается на 1 г. При этом образуется 1 г/моль ZnSO₄ (161 г.). Таким образом, при образовании 161 г. ZnSO₄, масса пластинки уменьшится на 1 г. По условию задачи, уменьшение массы цинковой пластинки составляет 10 – 9,9 = 0,1 г. Отсюда можно составить пропорцию:

При образовании 161 г. ZnSO₄ масса пластинки уменьшается на 1 г.

При образовании Х г. ZnSO₄ масса пластинки уменьшается на 0,1 г.

Х = 161,4 ⃰ 0,1/1 = 16,1 г.

Ответ: 16,1.

3. В растворнитрата серебра погрузили медную пластинку массой 80 гр. После полного вытеснения серебра массапластинки увеличилась на 7,6 %. Сколько гр. нитрата серебра содержалось в растворе? (ответ 6,08 гр.)

Решение.

Медь как более активный металл будет вытеснять серебро из раствора на поверхности медной пластинки:

Cu + 2AgNO₃ = Cu(NO₃)₂ + 2Ag

Из уравнения реакции видно, что при растворении 1 г/моля атомов меди (64 г.) выделяется 2 г/моль атомов серебра (216 г.) т.е. масса должна увеличиться на 216 — 64 = 152 г. При этом в реакцию вступают 2 г/моль AgNO₃ (340 г.). Таким образом, при вступлении в реакцию 340 г. AgNO₃, масса пластинки увеличится на 152 г. По условию задачи, увеличение массы медной пластинки составляет 7,6 %.

Это составляет: 80 ⃰ 7,6/100 = 6,08 г.

Отсюда можно составить пропорцию:

340 г. AgNO₃ увеличивают массу пластинки на 152 г.

Х г. AgNO₃ увеличивают массу пластинки на 6,08 г.

Х = 6,08 ⃰ 340/152 = 13,6 г.

Ответ: 13,6.

4. При нагревании 4,2 гр. смеси Fe, FeO и Fe₂O₃ с водородом образовалось 3,08 гр. Fe. Если то же количество смеси обработать избытком раствора сульфата меди (II), то массасмеси увеличивается до 4,24 гр. Сколько гр. Fe₂O₃, в исходной смеси? (ответ 3,2 гр.)

Решение.

С водородом реагируют оксиды железа:

Fe₂O₃ + 3Н₂ = 2Fe + 3Н₂O

FeO + Н₂ = Fe + Н₂O

С избытком раствора сульфата меди (II) реагирует железо:

CuSO₄ + Fe = FeSO₄ + Cu

Раз масса смеси с 4,2 г. увеличилась до 4,24 г., можем по приращению массы вычислить массу железа в исходной смеси:

4,24 – 4,2 = 0,04 г. – приращение массы.

Грамм-атомная масса Fe – 56 г., Сu 64 г., разность масс составляет 8 г.

56 г. Fe увеличивают массу смеси на 8 г.

Х г. Fe увеличивают массу смеси на 0,04 г.

Х = 0,04 ⃰ 56/8 = 0,28 г. – масса Fe в исходной смеси.

Тогда масса Fe₂O₃ и FeO будет:

m(Fe₂O₃ и FeO) = 4,2 – 0,28 = 3,92 г.

Масса железа, которая образовалась из оксидов железа будет:

3,08 – 0,28 = 2,8 г.

Нам осталось решить задачу на смеси. Для этого обзначим массу Fe₂O₃ в смеси через «х», а массу FeO «3,92 – х». Массу железа, образовавшуюся из Fe₂O₃ обозначим через «а», а массу железа, образовавшуюся из FeO обозначим через «б».

М(Fe₂O₃) = 160 г/моль; М(FeO) = 72 г/моль.

х                        а

Fe₂O₃ + 3Н₂ = 2Fe + 3Н₂O

160                  112

(3,92 – х)    б

FeO + Н₂ = Fe + Н₂O

72               56

а + б = 2,8

а = 112х/160

б = (3,92 – х) ⃰ 56/72

112х/160 + (3,92 – х) ⃰ 56/72 = 2,8

Решив уравнение находим, что х = 3,2.

Ответ: 3,2.

5. В 67,3 мл. раствора нитрата серебра плотностью 1,2 г/мл опустили медную пластинку массой 10 гр. Найти процентное содержание (по массе) нитрата серебра в растворе после того как масса пластинки увеличилась на 7,6 %. Известно, так же, что в реакцию при этом вступило 20 % нитрата серебра.

Решение.

Медь как более активный металл будет вытеснять серебро из раствора на поверхности медной пластинки:

Cu + 2AgNO₃ = Cu(NO₃)₂ + 2Ag

Из уравнения реакции видно, что при растворении 1 г/моля атомов меди (64 г.) выделяется 2 г/моль атомов серебра (216 г.) т.е. масса должна увеличиться на 216 — 64 = 152 г. При этом в реакцию вступают 2 г/моль AgNO₃ (340 г.). Таким образом, при вступлении в реакцию 340 г. AgNO₃, масса пластинки увеличится на 152 г. По условию задачи, увеличение массы медной пластинки составляет 7,6 %.

Это составляет: 10 ⃰ 7,6/100 = 0,76 г.

Отсюда можно составить пропорцию:

Вступление в реакцию 340 г. AgNO₃ увеличивает массу пластинки на 152 г.

Вступление в реакцию Х г. AgNO₃ увеличивают массу пластинки на 0,76 г.

Х = 0,76 ⃰ 340/152 = 1,7 г. – вступило в реакцию.

n(AgNO₃) = 1,7/170 = 0,01 моль.

n(Cu(NO₃)₂) = 0,01/2 = 0,005 моль.

m(Cu(NO₃)₂) = 0,005  ⃰ 188 = 0,94 г.

Масса исходного раствора AgNO₃:

m(р-ра) = 67,3 ⃰ 1,2 = 80,76 г.

Если в реакцию вступили 1,7 г. AgNO₃, и это составляет по условию задачи 20%, то оставшися в растворе 80%, составят:

m(AgNO₃) = 1,7 ⃰ 80/20 = 6,8 г.

Новая масса раствора:

m(р-ра) = 80,76 – 1,7 + 0,94 = 80 г.

ω(р-ра) = 6,8 ⃰ 100/80 = 8,5 %.

Ответ: 8,5.

6. В раствор содержащий 3,2 г. безводного сульфата меди и 6,24 гр. безводного сульфата кадмия, погрузили цинковую пластинку. Определить на сколько увеличится масса пластинки, если полностью вытеснить медь и кадмий.

Решение.

CuSO₄ + Zn = ZnSO₄ + Cu

CdSO₄ + Zn = ZnSO₄ + Cd

А(Cu) = 64 г/атом.

М(CuSO₄) = 160 г/моль.

А(Cd) = 112 г/атом.

М(CdSO₄) = 208 г/моль.

А(Zn) = 65 г/атом.

Из уравнений реакции видно, что при растворении 1 г/моля атомов цинка (65) выделяется 1 г/моль атомов меди (64 г.), т.е. масса уменьшается на 1 г. Образование 1 моля атомов кадмия сопровождается увеличением массы пластинки на 112 – 65 = 47 г.  Отсюда можно составить пропорции:

Вступление в реакцию 160 г. CuSO₄ уменьшает массу пластинки на 1 г.

Вступление в реакцию 3,2 г. CuSO₄ уменьшает массу пластинки на Х г.

Х = 3,2 ⃰ 1/160 = 0,02 г.

Вступление в реакцию 208 г. CdSO₄ увеличивает массу пластинки на 47 г.

Вступление в реакцию 6,24 г. CdSO₄ увеличивает массу пластинки на Х г.

Х = 6,24 ⃰ 47/208 = 1,41 г.

Масса цинковой пластинки увеличится 1,41 – 0,02 = 1,39 г.

Ответ: 1,39.

7. Железную сетку массой 10 гр. опустили в 200 г. 20 %-го раствора сульфата меди. Когда реакция прошла на 10 %, сетку вынули промыли водой и высушили. Определить массу сетки после реакции и концентрацию оставшегося раствора медного купороса.
   (ответ:10,2 гр. и 18,7 % ).

Решение.

CuSO₄ + Fe = FeSO₄ + Cu

m(CuSO₄) = 20 ⃰ 200/100 = 40 г. – в исходном растворе.

m(CuSO₄) = 40 ⃰ 10/100 = 4 г. – вступило в реакцию.

m(CuSO₄) = 40 – 4 = 36 г. – осталось в растворе.

М(CuSO₄) = 160 г/моль.

А(Cu) = 64 г/атом.

А(Fe) = 56 г/атом.

n(CuSO₄) = n(Cu) = n(Fe) = 4/160 = 0,025 моль.

m(Cu) = 64 ⃰ 0,025 = 1,6 г. – выделилось из раствора.

m(Fe) = 56 ⃰ 0,025 = 1,4 г. – перешел в раствор.

m(пластинки) = 10 – 1,4 + 1,6 = 10,2 г.

М(CuSO₄∙5Н₂О) = 250 г/моль.

n(CuSO₄) = n(CuSO₄∙5Н₂О) = 36/160 = 0,225 моль.

m(CuSO₄∙5Н₂О) = 0,225 ⃰ 250 = 56,25 г.

m(р-ра) = 200 – 0,2 = 199,8 г. – конечного раствора.

ω(р-ра) = 56,25 ⃰ 100/199,8 = 28,15 %.

Ответ: 10,2; 28,15.

8. Железная пластинка массой 100 гр. погружена в раствор медного купороса. Покрытую медью пластинку промыли, высушили и снова взвесили. Вес ее оказался 101,3 гр. Сколько меди отложилось на пластинке? (ответ : 10,4 гр.)

Решение.

CuSO₄ + Fe = FeSO₄ + Cu

Решим задачу наиболее легким путем.

А(Cu) = 64 г/атом.

А(Fe) = 56 г/атом.

Видно, что переход в раствор 56 г. железа в раствор сопровождается выделением из раствора 64 г. меди. При этом приращение массы пластинки составляет 8 г. По условию задачи, приращение массы пластинки составляет: 101,3 – 100 = 1,3 г.

Тогда легко составить пропорцию:

При отложении 64 г. Cu масса пластинки увеличивается на 8 г.

При отложении Х г. Cu масса пластинки увеличивается на 1,3 г.

Х = 64 ⃰ 1,3/8 = 10,4 г.

Ответ: 10,4.

Это был у нас был урок по химии 59 – Задачи на пластинки.