Номер 7, страница 106 - гдз по химии 11 класс учебник Рудзитис, Фельдман

Подумайте, ответьте, выполните.... Параграф 23. Ряд стандартных электродных потенциалов. Глава V. Электрохимические реакции - номер 7, страница 106.

Условие.

7. Цинковую пластинку массой 20 г погрузили в 340 г $2\%$-ного раствора нитрата серебра. Рассчитайте массу пластинки после окончания реакции.

Решение.

Решение 2.

Дано:

m(пластинки)₁ = 20 г

m(раствора AgNO₃) = 340 г

ω(AgNO₃) = 2%

Найти:

m(пластинки)₂ - ?

Решение:

При погружении цинковой пластинки в раствор нитрата серебра происходит реакция замещения, так как цинк является более активным металлом, чем серебро, и вытесняет его из раствора соли. Уравнение реакции:

$Zn + 2AgNO_3 \rightarrow Zn(NO_3)_2 + 2Ag \downarrow$

1. Рассчитаем массу чистого нитрата серебра ($AgNO_3$) в растворе:

$m(AgNO_3) = m(раствора) \cdot \omega(AgNO_3) = 340 \, г \cdot 0,02 = 6,8 \, г$

2. Определим молярные массы веществ, участвующих в изменении массы пластинки:

$M(Zn) = 65 \, г/моль$

$M(Ag) = 108 \, г/моль$

$M(AgNO_3) = M(Ag) + M(N) + 3 \cdot M(O) = 108 + 14 + 3 \cdot 16 = 170 \, г/моль$

3. Найдем количество вещества (в молях) для исходных реагентов:

$n(Zn) = \frac{m(Zn)}{M(Zn)} = \frac{20 \, г}{65 \, г/моль} \approx 0,308 \, моль$

$n(AgNO_3) = \frac{m(AgNO_3)}{M(AgNO_3)} = \frac{6,8 \, г}{170 \, г/моль} = 0,04 \, моль$

4. Определим, какой из реагентов находится в недостатке (лимитирующий реагент). Согласно уравнению реакции, на 1 моль цинка требуется 2 моль нитрата серебра.

Для реакции с 0,04 моль $AgNO_3$ потребуется:

$n(Zn)_{реаг.} = \frac{1}{2} n(AgNO_3) = \frac{1}{2} \cdot 0,04 \, моль = 0,02 \, моль$

Так как у нас есть 0,308 моль цинка, что больше, чем 0,02 моль, цинк находится в избытке, а нитрат серебра ($AgNO_3$) прореагирует полностью. Дальнейшие расчеты ведем по недостатку.

5. Рассчитаем массу цинка, который растворился (перешел с пластинки в раствор), и массу серебра, которое осело на пластинке.

Масса растворившегося цинка:

$m(Zn)_{реаг.} = n(Zn)_{реаг.} \cdot M(Zn) = 0,02 \, моль \cdot 65 \, г/моль = 1,3 \, г$

Из уравнения реакции следует, что количество вещества выделившегося серебра равно количеству вещества прореагировавшего нитрата серебра:

$n(Ag)_{осел.} = n(AgNO_3) = 0,04 \, моль$

Масса осевшего серебра:

$m(Ag)_{осел.} = n(Ag)_{осел.} \cdot M(Ag) = 0,04 \, моль \cdot 108 \, г/моль = 4,32 \, г$

6. Рассчитаем конечную массу пластинки. Ее масса уменьшилась на массу растворившегося цинка и увеличилась на массу осевшего серебра.

$m(пластинки)_2 = m(пластинки)_1 - m(Zn)_{реаг.} + m(Ag)_{осел.}$

$m(пластинки)_2 = 20 \, г - 1,3 \, г + 4,32 \, г = 23,02 \, г$

Ответ:масса пластинки после окончания реакции составит 23,02 г.