Железная пластинка в растворе сульфата меди
Пластинку из железа массой 25 г поместили в раствор сульфата меди (II) массой 500 г. Через некоторое время пластинку вынули, высушили и взвесили. Ее масса оказалась равной 28,2 г. Вычислите массу железа, растворившегося в ходе реакции, массу меди, выделившейся на пластинке, и массовую долю сульфата железа в растворе после реакции.
Дано
`m_text{исх.}(пластинки) = 25 text{ г}`
`m_text{итог.}(пластинки) = 28.2 text{ г}`
`m_text{исх.}(р-ра) = 500 text{ г}`
Найти
`m(Fe) = text{ ?}`
`m(Cu) = text{ ?}`
`ω(FeSO_4) = text{ ?}`
Решение
Запишем уравнение реакции замещения меди железом:
`Fe + CuSO_4 = FeSO_4 + Cu text{↓}`
Пусть:
`n(Fe) = n(Cu) = n(FeSO_4) = x`
Тогда:
`m(Fe) = 56*x`
`m(Cu) = 64*x`
Масса пластинки после реакции равна исходной массе цинка минус масса растворившегося цинка плюс масса осаждённого железа:
`m_text{итог.}(пластинки) = m_text{исх.}(пластинки) - m(Fe) + m(Cu)`
`28.2 = 25 - 56*x + 64*x`
`x = 0.4`
`n(Fe) = n(Cu) = n(FeSO_4) = 0.4 text{ моль}`
Вычислим массу железа, растворившегося в ходе реакции, массу меди, выделившейся на пластинке:
`m(Fe) = n(Fe)*M(Fe) = 0.4*56 = 22.4 text{ г}`
`m(Cu) = n(Cu)*M(Cu) = 0.4*64 = 25.6 text{ г}`
Найдём сульфата железа(II):
`m(FeSO_4) = n(FeSO_4)*M(FeSO_4) = 0.4*152 = 60.8 text{ г}`
Масса итогового раствора равна массе исходного раствора, уменьшенной на массу меди и увеличенной на массу железа:
`m_text{итог.}(р-ра) = m_text{исх.}(р-ра) - m(Cu) + m(Fe) = 500 - 25.6 + 22.4 = 496.8 text{ г}`
Рассчитаем массовую долю сульфата железа(II):
`ω(FeSO_4) = (100*m(FeSO_4))/(m_text{итог.}(р-ра)) = (100*60.8)/496.8 = 12.24%`
Ответ
`m(Fe) = 22.4 text{ г}`
`m(Cu) = 25.6 text{ г}`
`ω(FeSO_4) = 12.24%`