Номер 5, страница 37 - гдз по химии 9 класс учебник Рудзитис, Фельдман

Глава 2. Химические реакции в водных растворах. Параграф 9. Реакции ионного обмена. Подумай, ответь, выполни... - номер 5, страница 37.

Условие.

5. В раствор, содержащий 40 г сульфата меди(II), поместили железные опилки. Какие вещества образуются в результате реакции и какова их масса?

Решение.

Решение 2.

Дано:

$m(CuSO_4) = 40 \text{ г}$

Перевод всех данных в систему СИ:

$m(CuSO_4) = 0.04 \text{ кг}$

Найти:

Вещества-продукты - ?

$m(\text{продуктов}) - ?$

Решение:

При помещении железных опилок в раствор сульфата меди(II) происходит реакция замещения. Железо, как более активный металл (согласно ряду активности металлов), вытесняет медь из раствора её соли. Уравнение химической реакции выглядит следующим образом:

$Fe + CuSO_4 \rightarrow FeSO_4 + Cu$

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

Для нахождения их масс проведем расчеты по уравнению реакции. Предполагается, что железные опилки взяты в количестве, достаточном для полного протекания реакции (в избытке), и вся соль прореагировала.

1. Рассчитаем молярные массы веществ, участвующих в расчетах. Для этого воспользуемся периодической таблицей химических элементов Д.И. Менделеева, округлив атомные массы до целых чисел:

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

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

$M(Cu) = Ar(Cu) = 64$ г/моль.

2. Найдем количество вещества (число молей) сульфата меди(II) в исходном растворе по формуле $\nu = m/M$:

$\nu(CuSO_4) = \frac{m(CuSO_4)}{M(CuSO_4)} = \frac{40 \text{ г}}{160 \text{ г/моль}} = 0.25$ моль.

3. По уравнению реакции определим количество вещества продуктов. Коэффициенты перед всеми веществами в уравнении равны 1, следовательно, их молярные соотношения равны:

$\nu(CuSO_4) : \nu(FeSO_4) : \nu(Cu) = 1 : 1 : 1$

Таким образом, количество вещества образовавшихся сульфата железа(II) и меди равно количеству вещества прореагировавшего сульфата меди(II):

$\nu(FeSO_4) = \nu(CuSO_4) = 0.25$ моль.

$\nu(Cu) = \nu(CuSO_4) = 0.25$ моль.

4. Рассчитаем массы продуктов реакции по формуле $m = \nu \cdot M$:

Масса образовавшегося сульфата железа(II):

$m(FeSO_4) = \nu(FeSO_4) \cdot M(FeSO_4) = 0.25 \text{ моль} \cdot 152 \text{ г/моль} = 38$ г.

Масса образовавшейся меди:

$m(Cu) = \nu(Cu) \cdot M(Cu) = 0.25 \text{ моль} \cdot 64 \text{ г/моль} = 16$ г.

Ответ: В результате реакции образуются сульфат железа(II) ($FeSO_4$) массой 38 г и медь ($Cu$) массой 16 г.