Номер 43, страница 107 - гдз по химии 9 класс сборник задач и упражнений Габриелян, Тригубчак

Упражнения и задачи для самостоятельного решения. 10. Металлы - номер 43, страница 107.

Условие.

43. В раствор массой 50 г с массовой долей сульфата олова 21,5% поместили железные опилки массой 3,36 г. После окончания реакции металлический осадок собрали. Определите массу этого осадка.

Решение.

Решение 2.

Дано:

$m_{р-ра}(SnSO_4) = 50 \text{ г}$
$\omega(SnSO_4) = 21,5\% = 0,215$
$m(Fe) = 3,36 \text{ г}$

Найти:

$m_{осадка}$ - ?

Решение:

1. Запишем уравнение реакции замещения. Железо является более активным металлом, чем олово (согласно ряду активности металлов), поэтому оно будет вытеснять олово из раствора его соли:

$Fe + SnSO_4 \rightarrow FeSO_4 + Sn \downarrow$

В результате реакции образуется растворимый сульфат железа(II) и металлическое олово, которое выпадает в осадок.

2. Определим массу чистого сульфата олова(II) в исходном растворе по его массовой доле:

$m(SnSO_4) = m_{р-ра}(SnSO_4) \cdot \omega(SnSO_4) = 50 \text{ г} \cdot 0,215 = 10,75 \text{ г}$

3. Вычислим молярные массы веществ, которые нам понадобятся для расчетов (используя данные из периодической таблицы химических элементов):

$M(Fe) \approx 56 \text{ г/моль}$
$M(Sn) \approx 119 \text{ г/моль}$
$M(SnSO_4) = 119 + 32 + 4 \cdot 16 = 215 \text{ г/моль}$

4. Найдем количество вещества (в молях) для каждого из исходных реагентов:

$n(Fe) = \frac{m(Fe)}{M(Fe)} = \frac{3,36 \text{ г}}{56 \text{ г/моль}} = 0,06 \text{ моль}$

$n(SnSO_4) = \frac{m(SnSO_4)}{M(SnSO_4)} = \frac{10,75 \text{ г}}{215 \text{ г/моль}} = 0,05 \text{ моль}$

5. Теперь необходимо определить, какой из реагентов находится в недостатке, а какой — в избытке. Согласно уравнению реакции, железо и сульфат олова реагируют в мольном соотношении 1:1. У нас есть 0,06 моль железа и 0,05 моль сульфата олова.

Так как $n(SnSO_4) < n(Fe)$, сульфат олова является лимитирующим реагентом (в недостатке), и он прореагирует полностью. Железо находится в избытке. Все дальнейшие расчеты будем проводить по реагенту в недостатке, то есть по $SnSO_4$.

6. Металлический осадок, который собрали после реакции, состоит из двух компонентов: металлического олова ($Sn$), образовавшегося в ходе реакции, и избытка непрореагировавших железных опилок ($Fe$).

7. Рассчитаем массу олова, которое выпало в осадок. По уравнению реакции $n(Sn) = n(SnSO_4)$:

$n(Sn) = 0,05 \text{ моль}$
$m(Sn) = n(Sn) \cdot M(Sn) = 0,05 \text{ моль} \cdot 119 \text{ г/моль} = 5,95 \text{ г}$

8. Рассчитаем массу железа, которое вступило в реакцию. По уравнению $n(Fe)_{реаг.} = n(SnSO_4)$:

$n(Fe)_{реаг.} = 0,05 \text{ моль}$
$m(Fe)_{реаг.} = n(Fe)_{реаг.} \cdot M(Fe) = 0,05 \text{ моль} \cdot 56 \text{ г/моль} = 2,80 \text{ г}$

9. Найдем массу избыточного железа, которое осталось после реакции и также входит в состав осадка:

$m(Fe)_{изб.} = m(Fe)_{исх.} - m(Fe)_{реаг.} = 3,36 \text{ г} - 2,80 \text{ г} = 0,56 \text{ г}$

10. Определим общую массу металлического осадка, сложив массу выделившегося олова и массу избыточного железа:

$m_{осадка} = m(Sn) + m(Fe)_{изб.} = 5,95 \text{ г} + 0,56 \text{ г} = 6,51 \text{ г}$

Ответ: масса этого осадка составляет 6,51 г.