Номер 7, страница 39 - гдз по химии 9 класс рабочая тетрадь Габриелян, Сладков

7. Цинковую пластинку опустили в 300 г раствора нитрата меди(II), в результате чего её масса увеличилась на 1,11 г, а раствор обесцветился. Рассчитайте массовую долю соли в исходном растворе.

Дано: Решение:

Дано:

$m_{раствора}(Cu(NO_3)_2) = 300$ г

$\Delta m_{пластинки} = +1,11$ г

Раствор обесцветился.

Найти:

$\omega(Cu(NO_3)_2)_{исх} - ?$

Решение:

При погружении цинковой пластинки в раствор нитрата меди(II) происходит реакция замещения, так как цинк является более активным металлом, чем медь. Уравнение реакции:

$Zn + Cu(NO_3)_2 \rightarrow Zn(NO_3)_2 + Cu \downarrow$

Изменение массы пластинки происходит за счёт того, что с неё уходит в раствор цинк и на неё осаждается медь.

Рассчитаем молярные массы металлов:

$M(Zn) \approx 65,38$ г/моль

$M(Cu) \approx 63,55$ г/моль

Из уравнения реакции следует, что на каждый 1 моль растворившегося цинка (уменьшение массы на 65,38 г) на пластинке осаждается 1 моль меди (увеличение массы на 63,55 г).

Следовательно, при протекании реакции масса пластинки должна уменьшаться, так как $M(Zn) > M(Cu)$. В условии задачи указано, что масса пластинки увеличилась, что является физически невозможным для данной реакции. Вероятнее всего, в условии допущена опечатка, и масса пластинки должна была уменьшиться на 1,11 г. Будем решать задачу исходя из этого предположения: $\Delta m_{пластинки} = -1,11$ г.

Пусть в реакцию вступило $x$ моль $Cu(NO_3)_2$. Тогда, согласно уравнению реакции, растворилось $x$ моль цинка и выделилось $x$ моль меди.

Изменение массы пластинки можно выразить формулой:

$\Delta m_{пластинки} = m(Cu) - m(Zn) = x \cdot M(Cu) - x \cdot M(Zn) = x \cdot (M(Cu) - M(Zn))$

Подставим значения:

$-1,11 \text{ г} = x \cdot (63,55 \text{ г/моль} - 65,38 \text{ г/моль})$

$-1,11 \text{ г} = x \cdot (-1,83 \text{ г/моль})$

$x = \frac{-1,11}{-1,83} \approx 0,6066$ моль

По условию, раствор обесцветился. Это означает, что весь нитрат меди(II) прореагировал. Следовательно, количество вещества $Cu(NO_3)_2$ в исходном растворе составляло 0,6066 моль.

Найдем массу $Cu(NO_3)_2$ в исходном растворе. Сначала рассчитаем молярную массу соли:

$M(Cu(NO_3)_2) = M(Cu) + 2 \cdot (M(N) + 3 \cdot M(O)) = 63,55 + 2 \cdot (14,01 + 3 \cdot 16,00) = 187,57$ г/моль

Теперь найдем массу соли:

$m(Cu(NO_3)_2) = n \cdot M = 0,6066 \text{ моль} \cdot 187,57 \text{ г/моль} \approx 113,78$ г

Наконец, рассчитаем массовую долю соли в исходном растворе:

$\omega(Cu(NO_3)_2) = \frac{m(Cu(NO_3)_2)}{m_{раствора}} \cdot 100\%$

$\omega(Cu(NO_3)_2) = \frac{113,78 \text{ г}}{300 \text{ г}} \cdot 100\% \approx 37,93\%$

Ответ: массовая доля нитрата меди(II) в исходном растворе составляет 37,93%.