Номер 3, страница 29, часть 2 - гдз по химии 10 класс учебник Оспанова, Аухадиева

•3*. В раствор сульфата меди (II) опустили 100 г железных опилок. К окончанию реакции масса металла составила 108 г. Определите массу железа, вступившего в реакцию.

Ответ: 56 г.

Дано:

$m_{нач}(Fe) = 100 \text{ г}$

$m_{кон}(металла) = 108 \text{ г}$

В системе СИ массы измеряются в килограммах, но для удобства химических расчетов оставим граммы, так как молярные массы обычно приводятся в г/моль. Все единицы согласованы.

Найти:

$m_{реаг}(Fe) - ?$

Решение:

При опускании железных опилок в раствор сульфата меди(II) происходит реакция замещения, так как железо является более активным металлом, чем медь. Уравнение химической реакции выглядит следующим образом:

$Fe + CuSO_4 \rightarrow FeSO_4 + Cu$

Из уравнения видно, что 1 моль железа реагирует с образованием 1 моль меди. Масса твердого вещества на опилках изменяется, так как атомная масса меди больше атомной массы железа.

Молярные массы металлов:

$M(Fe) \approx 56 \text{ г/моль}$

$M(Cu) \approx 64 \text{ г/моль}$

Пусть масса железа, вступившего в реакцию, равна $\text{x}$ г. Тогда количество вещества прореагировавшего железа составляет:

$n(Fe) = \frac{m(Fe)}{M(Fe)} = \frac{x}{56} \text{ моль}$

Согласно стехиометрии реакции, количество вещества выделившейся меди равно количеству вещества прореагировавшего железа:

$n(Cu) = n(Fe) = \frac{x}{56} \text{ моль}$

Найдем массу меди, которая осела на железных опилках:

$m(Cu) = n(Cu) \cdot M(Cu) = \frac{x}{56} \cdot 64 = \frac{64}{56}x = \frac{8}{7}x \text{ г}$

Конечная масса металла (108 г) складывается из массы оставшегося (непрореагировавшего) железа и массы выделившейся меди. Масса оставшегося железа равна начальной массе за вычетом массы прореагировавшего железа.

$m_{кон}(металла) = (m_{нач}(Fe) - m_{реаг}(Fe)) + m(Cu)$

Подставим известные значения и полученные выражения в это уравнение:

$108 = (100 - x) + \frac{8}{7}x$

Теперь решим это уравнение относительно $\text{x}$:

$108 - 100 = \frac{8}{7}x - x$

$8 = (\frac{8}{7} - 1)x$

$8 = (\frac{8}{7} - \frac{7}{7})x$

$8 = \frac{1}{7}x$

$x = 8 \cdot 7$

$x = 56 \text{ г}$

Следовательно, масса железа, вступившего в реакцию, составляет 56 г.

Ответ: масса железа, вступившего в реакцию, равна 56 г.