Номер 4, страница 149 - гдз по химии 11 класс учебник Рудзитис, Фельдман

Подумайте, ответьте, выполните.... Параграф 32. Железо, никель, платина. Глава VI. Металлы - номер 4, страница 149.

Условие.

4. В раствор, содержащий 16 г сульфата меди(II), поместили 4,8 г железных опилок. Какие вещества образовались и какова их масса?

Решение.

Решение 2.

Дано:

масса сульфата меди(II) $m(CuSO_4) = 16$ г

масса железных опилок $m(Fe) = 4,8$ г

Найти:

Какие вещества образовались - ?

Массы образовавшихся веществ $m(\text{продуктов}) - ?$

Решение:

1. Запишем уравнение реакции. Железо является более активным металлом, чем медь, поэтому оно вытесняет медь из раствора ее соли. Это реакция замещения:

$Fe + CuSO_4 \rightarrow FeSO_4 + Cu$

Из уравнения видно, что в результате реакции образуются два новых вещества: сульфат железа(II) ($FeSO_4$) и медь ($Cu$).

2. Чтобы найти массы образовавшихся веществ, необходимо провести расчеты. Сначала определим, какое из исходных веществ находится в недостатке, так как оно полностью прореагирует и определит количество продуктов.

Для этого найдем количество вещества (моль) для каждого реагента по формуле $n = \frac{m}{M}$, где $m$ - масса, а $M$ - молярная масса.

Рассчитаем молярные массы реагентов, используя значения относительных атомных масс из Периодической системы Д.И. Менделеева (округляем до целых, для меди до 64):

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

$M(Fe) = Ar(Fe) = 56$ г/моль

Теперь рассчитаем количество вещества каждого реагента:

Количество вещества сульфата меди(II):

$n(CuSO_4) = \frac{m(CuSO_4)}{M(CuSO_4)} = \frac{16 \text{ г}}{160 \text{ г/моль}} = 0,1$ моль

Количество вещества железа:

$n(Fe) = \frac{m(Fe)}{M(Fe)} = \frac{4,8 \text{ г}}{56 \text{ г/моль}} \approx 0,0857$ моль

3. Сравним полученные количества веществ. Согласно уравнению реакции, $Fe$ и $CuSO_4$ реагируют в мольном соотношении 1:1. Так как $n(Fe) \approx 0,0857$ моль, а $n(CuSO_4) = 0,1$ моль, то $n(Fe) < n(CuSO_4)$. Это означает, что железо находится в недостатке и прореагирует полностью, а сульфат меди(II) — в избытке. Все дальнейшие расчеты ведем по веществу в недостатке, то есть по железу.

4. По уравнению реакции, количество молей образовавшихся продуктов равно количеству молей прореагировавшего железа:

$n(FeSO_4) = n(Cu) = n(Fe) \approx 0,0857$ моль (для точности будем использовать дробь $\frac{4,8}{56}$)

5. Найдем массы продуктов реакции. Для этого нам понадобятся их молярные массы:

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

$M(Cu) = Ar(Cu) = 64$ г/моль

Рассчитаем массы продуктов по формуле $m = n \cdot M$:

Масса образовавшейся меди:

$m(Cu) = n(Cu) \cdot M(Cu) = \frac{4,8}{56} \text{ моль} \cdot 64 \text{ г/моль} \approx 5,49$ г

Масса образовавшегося сульфата железа(II):

$m(FeSO_4) = n(FeSO_4) \cdot M(FeSO_4) = \frac{4,8}{56} \text{ моль} \cdot 152 \text{ г/моль} \approx 13,03$ г

Ответ: В результате реакции образовались медь ($Cu$) и сульфат железа(II) ($FeSO_4$). Масса образовавшейся меди составляет примерно 5,49 г, а масса сульфата железа(II) - примерно 13,03 г.