Номер 3.21, страница 57, часть II - гдз по химии 8-9 класс задачник с помощником Гара, Габрусева

3.21. Вычислите массу и количество вещества металла, который может быть получен при взаимодействии алюминия и 300 г 20%-ного раствора сульфата меди(II).

Дано:

$m(\text{р-ра CuSO}_4) = 300 \text{ г}$

$\omega(\text{CuSO}_4) = 20\%$

Перевод в систему СИ:

$m(\text{р-ра CuSO}_4) = 0.3 \text{ кг}$

Найти:

$m(\text{Cu}) - ?$

$n(\text{Cu}) - ?$

Решение:

1. Запишем уравнение реакции. Алюминий, как более активный металл, вытесняет медь из раствора ее соли (сульфата меди(II)):

$2\text{Al} + 3\text{CuSO}_4 \rightarrow \text{Al}_2(\text{SO}_4)_3 + 3\text{Cu}$

Из уравнения видно, что в результате реакции образуется металлическая медь ($Cu$).

2. Рассчитаем массу чистого сульфата меди(II) в растворе. Массовая доля 20% в долях единицы составляет 0.2.

$m(\text{CuSO}_4) = m(\text{р-ра CuSO}_4) \cdot \omega(\text{CuSO}_4) = 300 \text{ г} \cdot 0.2 = 60 \text{ г}$

3. Вычислим количество вещества сульфата меди(II). Для этого определим его молярную массу, используя относительные атомные массы элементов: $M(\text{Cu}) \approx 64$ г/моль, $M(\text{S}) \approx 32$ г/моль, $M(\text{O}) \approx 16$ г/моль.

$M(\text{CuSO}_4) = 64 + 32 + 4 \cdot 16 = 160 \text{ г/моль}$

Количество вещества ($n$) находим по формуле $n = m/M$:

$n(\text{CuSO}_4) = \frac{m(\text{CuSO}_4)}{M(\text{CuSO}_4)} = \frac{60 \text{ г}}{160 \text{ г/моль}} = 0.375 \text{ моль}$

4. По уравнению реакции определим количество вещества меди ($Cu$), которое образуется. Стехиометрические коэффициенты перед $CuSO_4$ и $Cu$ равны (3:3), следовательно, их количества вещества также равны:

$\frac{n(\text{CuSO}_4)}{3} = \frac{n(\text{Cu})}{3} \implies n(\text{Cu}) = n(\text{CuSO}_4)$

$n(\text{Cu}) = 0.375 \text{ моль}$

5. Найдем массу полученной меди, зная ее количество вещества и молярную массу ($M(\text{Cu}) = 64$ г/моль):

$m(\text{Cu}) = n(\text{Cu}) \cdot M(\text{Cu}) = 0.375 \text{ моль} \cdot 64 \text{ г/моль} = 24 \text{ г}$

Ответ:

количество вещества металла (меди) $n(\text{Cu}) = 0.375$ моль; масса металла $m(\text{Cu}) = 24$ г.