Задача на пластинку. Напишите, пожалуйста, решение к задаче с объяснением, пожалуйста
Железную пластинку поместили в 2,5 л раствора сульфата меди с ω1(CuSO4) = 16%. В результате реакции масса пластинки увеличилась на 12 мг. Вычислите массовую долю CuSO4 в растворе после реакции.
Answers & Comments
Ладно, напишу ещё раз:
Для решения данной задачи нам понадобятся формулы химических соединений, законы сохранения массы и пропорций, а также принципы стехиометрии.
Первым шагом необходимо понять, какая реакция происходит в данной системе. Для этого обратимся к таблице химических свойств веществ и увидим, что железо (Fe) может реагировать с сульфатом меди (CuSO4) по следующей схеме:
Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu
То есть, в результате реакции железо замещает медь в сульфате меди, образуя сульфат железа и медный осадок.
Зная, что масса железной пластинки увеличилась на 12 мг, можно найти количество меди, которая выделилась в результате реакции. Для этого воспользуемся принципом сохранения массы веществ: масса продуктов реакции должна равняться массе исходных реагентов.
Допустим, изначальная масса железной пластинки была m1, а масса меди, которая выделилась в результате реакции - m2. Тогда по закону сохранения массы:
m1 + m(CuSO4) = m2 + m(FeSO4) + m(Cu)
где m(CuSO4) - масса сульфата меди в растворе, m(FeSO4) - масса сульфата железа, образовавшегося в результате реакции, m(Cu) - масса медного осадка.
Масса FeSO4 и Cu неизвестна, но мы можем заменить их на эквивалентные им массы CuSO4. Для этого воспользуемся соотношением масс молекул каждого вещества, которое можно найти в таблице молекулярных масс:
m(CuSO4) : m(FeSO4) : m(Cu) = 1 : 1 : 63,5/159 = 0,398
Теперь можно записать уравнение в следующем виде:
m1 + m(CuSO4) = m2 + m(CuSO4)/2 + 0,398 * m(CuSO4)/2
(Здесь дробь 1/2 стоит перед m(CuSO4), так как каждую молекулу CuSO4 необходимо заменить двумя атомами железа)
Данных о массе железной пластинки в условии задачи нет, но мы можем пренебречь ее массой, так как она значительно меньше массы раствора. Таким образом, уравнение упрощается до:
m(CuSO4) = 2 * m(Cu) + 12 мг
Теперь остается только найти массовую долю CuSO4 в растворе после реакции. Для этого необходимо выразить массу сульфата меди через его массовую долю ω1:
m(CuSO4) = V * ω1 * ρ
где V - объем раствора, ρ - плотность раствора.
Из условия задачи известен объем раствора V = 2,5 л и массовая доля ω1 = 16%. Плотность