Розрахунки за рівняннями хімічних реакцій між розчином солі та металом



РОЗДІЛ 3 МЕТАЛІЧНІ ЕЛЕМЕНТИ ТА ЇХ СПОЛУКИ

§ 53. Розрахунки за рівняннями хімічних реакцій між розчином солі та металом

Усвідомлення змісту цього параграфа дає змогу:

Пояснювати суть і причини зміни маси пластинки в зазначених реакціях;

Розв’язувати задачі “на пластинку”.

Задачі такого типу засновані на закономірностях витискувального ряду металів. Як ви уже знаєте, показником порівняльної хімічної активності металів є їх місце у витискувальному ряді металів. Кожен з металів здатний витісняти (відновлювати) з розчинів

солей усі наступні метали в цьому ряді, проте – жодного з попередніх.

Задача. Залізну пластинку масою 50 г занурили в розчин мідного купоросу. Через певний час пластинку вийняли, висушили і зважили. Її маса дорівнювала 50,32 г. Обчисліть масу міді, що залишилася на пластинці, та масу заліза, яке перейшло в розчин.

Для того щоб навчитися розв’язувати задачі цього типу, треба зрозуміти, чому змінюється маса пластинки.

У розчині між залізом і купрум(ІІ) сульфатом відбувається хімічна реакція:

Розрахунки за рівняннями хімічних реакцій між розчином солі та металом

За рівнянням хімічної реакції один атом (1 моль атомів) Феруму заміщує один катіон

(1 моль катіонів) Купруму. Тобто замість одного атома (1 моль атомів) Феруму, що переходить у розчин, на пластинці осідає один атом (1 моль атомів) Купруму. У реакції беруть участь залізо і мідь кількістю речовини 1 моль. При цьому маса пластинки змінюється на різницю між їх масами.

M(Cu) = 64 г/моль; m(1 моль Cu) = 64 г

M(Fe) = 56 г/моль; m(1 моль Fe) = 56 г

∆m(пласт.) = 64 г – 56 г = 8 г

З’ясувавши причину зміни маси пластинки, розв’яжемо задачу.

Розрахунки за рівняннями хімічних реакцій між розчином солі та металом

Р о з в ‘ я з а н н я

Розрахунки за рівняннями хімічних реакцій між розчином солі та металом

1. Обчислимо зміну маси пластинки за умови задачі:

∆m(пласт.) = m1(пласт.)

∆ m(пласт.) ∆m(пласт.) = 50,32 г – 50 г = 0,32 г

Далі задачу можна розв’язувати кількома способами. Розглянемо два з них.

І спосіб

2. Обчислимо зміну маси пластинки за рівнянням хімічної реакції. У реакції беруть участь залізо і мідь кількістю речовини 1 моль, тому,

За рівнянням, зміна маси пластинки дорівнює різниці мас заліза і міді кількістю речовини 1 моль кожного металу: ∆m(пласт.) = 64 г – 56 г = 8 г.

3. Обчислимо кількість речовини міді, що осіла на пластинці. Позначимо кількість речовини міді, що осіла на пластинці, х моль.

Відомо, що (за рівнянням реакції) на пластинці осідає мідь кількістю речовини 1 моль, різниця маси пластинки становить 8 г. За умовою задачі, осідає мідь кількістю речовини х моль, різниця маси дорівнює 0, 32 г.

1 моль Cu – 8 г, зміна маси пластинки; х моль Cu – 0,32 г, зміна маси пластинки.

Ця пропорційна залежність дає можливість скласти пропорцію:

Розрахунки за рівняннями хімічних реакцій між розчином солі та металом

4. Обчислимо масу міді, що осіла на пластинці.

M(Cu) = M – n; m(Cu) = 64 г/моль – 0,04 моль = 2,56 г.

5. Обчислимо масу заліза, яке переходить у розчин:

N(Fe) = n(Cu) = 0,04 моль;

M(Fe) = M – n; m(Fe) = 56 г/моль – 0,04 моль = 2,24 г.

Перевіримо, чи правильно ми розв’язали задачу.

Маса пластинки після реакції:

M1(пласт.) = m(пласт.) + m(Cu) – m(Fe);

M1(пласт.) = 50 г + 2,56 г – 2,24 г = 50,32 г.

Отже, розв’язок правильний.

ІІ спосіб

2. Обчислимо кількість речовини заліза і міді, що беруть участь у реакції, склавши алгебраїчне рівняння.

Позначимо кількість однієї з цих речовин, наприклад міді, х моль. Кількість речовини заліза, яке при цьому переходить у розчин, за співвідношенням речовин у рівнянні реакції так само х моль.

N(Cu) = х моль; n(Fe) = х моль.

Маса міді, що осіла на пластинці:

M(Cu) = M – n; m(Cu) = 64х.

Маса заліза, яке переходить у розчин:

M(Fe) = M – n; m(Fe) = 56.

Маса пластинки після реакції дорівнює:

M1(пласт.) = m(пласт.) + m(Cu) – m(Fe);

50,32 = 50 + 64х – 56х;

Металічні елементи та їх сполуки

0,32 = 8х; х = 0,04 моль;

N(Cu) = 0,04 моль; n(Fe) = 0,04 моль.

3. Обчислимо масу міді, що осіла на пластинці:

M(Cu) = M – n; m(Cu) = 64 г/моль – 0,04 моль = 2,56 г.

4. Обчислимо масу заліза, що переходить у розчин:

M(Fe) = Mn; m(Fe) = 56 г/моль – 0,04 моль = 2,24 г.

В і д п о в і д ь. У розчин переходить 2,24 г заліза, на пластинці осідає 2,56 г міді.

Поміркуємо, чи завжди взаємодія між розчином солі та металом супроводжується збільшенням маси пластинки.

Як ви дізналися, причиною зміни маси пластинки є різниця між масами металу, який переходить у розчин, і металу, що осідає на пластинці, з урахуванням стехіометричних співвідношень речовин у рівнянні реакції.

За умовою розв’язаної задачі, збільшення маси пластинки зумовлено тим, що молярна маса міді – металу, який осідає на пластинці (64 г/моль), більша за молярну масу металу – заліза, що переходить у розчин (56 г/моль), а кількості речовини кожного металу за рівнянням реакції однакові (1 моль).

У якому випадку маса пластинки зменшуватиметься?

Логічно припустити, якщо молярна маса металу, що осідає на пластинці, буде меншою за молярну масу металу, який переходить у розчин, а кількості речовини кожного металу за рівнянням реакції однакові, то маса пластинки зменшуватиметься.

Наприклад, зменшення молярної маси спостерігаємо, якщо цинкова пластинка занурена у розчин мідного купоросу:

Zn + CuSO4. = ZnSO4 + Cu

M(Zn) = 65 г/моль, n(Zn) = 1 моль

M(Cu) = 64 г/моль, n(Cu) = 1 моль

При взаємодії реагентів кількістю речовин 1 моль маса пластинки зменшиться на 1 г.


1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (No Ratings Yet)
Loading...


Порівняльна характеристика нюхової та смакової сенсорних систем.
Ви зараз читаєте: Розрахунки за рівняннями хімічних реакцій між розчином солі та металом