Номер 1, страница 110, часть 2 - гдз по химии 11 класс учебник Оспанова, Аухадиева

1. В раствор, содержащий 32 г сульфата меди (II), поместили 8,4 г железных опилок. Какие вещества образовались и какова их масса?

Ответ: 22,8 г $FeSO_4$, 9,6 г $Cu$.

1. Дано:

$m(CuSO_4) = 32 \ г$

$m(Fe) = 8,4 \ г$

Найти:

вещества-продукты и их массы $m(продуктов) - ?$

Решение:

При помещении железных опилок в раствор сульфата меди (II) происходит реакция замещения. Железо, как более активный металл, вытесняет медь из её соли. Уравнение реакции выглядит следующим образом:

$Fe + CuSO_4 \rightarrow FeSO_4 + Cu$

В результате реакции образуются сульфат железа (II) и чистая медь.

Чтобы найти массы продуктов, необходимо определить, какой из реагентов находится в недостатке (лимитирующий реагент), так как количество продуктов реакции определяется количеством лимитирующего реагента.

1. Рассчитаем молярные массы исходных веществ, используя периодическую таблицу химических элементов:

$M(Fe) = 56 \ г/моль$

$M(CuSO_4) = Ar(Cu) + Ar(S) + 4 \cdot Ar(O) = 64 + 32 + 4 \cdot 16 = 160 \ г/моль$

2. Найдем количество вещества (число молей) для каждого реагента по формуле $n = m/M$:

$n(Fe) = \frac{m(Fe)}{M(Fe)} = \frac{8,4 \ г}{56 \ г/моль} = 0,15 \ моль$

$n(CuSO_4) = \frac{m(CuSO_4)}{M(CuSO_4)} = \frac{32 \ г}{160 \ г/моль} = 0,2 \ моль$

3. Сравним полученные количества веществ. Согласно уравнению реакции, железо и сульфат меди реагируют в соотношении 1:1. Это означает, что для полной реакции 0,15 моль железа потребуется 0,15 моль сульфата меди. В условии дано 0,2 моль сульфата меди, что является избытком ($0,2 \ моль > 0,15 \ моль$). Следовательно, железо является лимитирующим реагентом, и оно прореагирует полностью.

4. Расчет масс продуктов реакции будем вести по количеству вещества лимитирующего реагента — железа.

Из уравнения реакции следует, что из 1 моль железа образуется 1 моль сульфата железа (II) и 1 моль меди. Значит:

$n(FeSO_4) = n(Cu) = n(Fe) = 0,15 \ моль$

5. Рассчитаем массы образовавшихся продуктов, используя формулу $m = n \cdot M$:

Найдем молярные массы продуктов:

$M(FeSO_4) = Ar(Fe) + Ar(S) + 4 \cdot Ar(O) = 56 + 32 + 4 \cdot 16 = 152 \ г/моль$

$M(Cu) = 64 \ г/моль$

Вычислим массы:

$m(FeSO_4) = n(FeSO_4) \cdot M(FeSO_4) = 0,15 \ моль \cdot 152 \ г/моль = 22,8 \ г$

$m(Cu) = n(Cu) \cdot M(Cu) = 0,15 \ моль \cdot 64 \ г/моль = 9,6 \ г$

Ответ: в результате реакции образовались 22,8 г сульфата железа (II) ($FeSO_4$) и 9,6 г меди ($Cu$).