Цинковая пластинка в растворе сульфата железа потеряла массу
Цинковую пластинку поместили в 383,4 г раствора сульфата железа (III). Через некоторое время пластинку вынули, высушили и взвесили. Она стала легче на 16,6 г. Вычислите массу цинка, перешедшего в раствор, массу железа, выделившегося на пластинке, и массовую долю сульфата цинка, образовавшегося в растворе.
Дано
`m_text{исх.}(text{р-ра } Fe_2(SO_4)_3) = 383.4 text{ г}`
`Δm(пластинки) = -16.6 text{ г}`
Найти
`m(Zn) = text{ ?}`
`m(Fe) = text{ ?}`
`ω(ZnSO_4) = text{ ?}`
Решение
Запишем уравнение реакции замещения железа цинком:
`3Zn + Fe_2(SO_4)_3 = 3ZnSO_4 + 2Fe text{↓}`
Пусть:
`n(Fe) = x`
Тогда из уравнения реакции:
`n(Zn) = n(ZnSO_4) = (3*x)/2 = 1.5*x`
Изменение массы пластинки равно разности массы осаждённого железа и массы растворившегося цинка:
`Δm(пластинки) = m(Fe) - m(Zn) = n(Fe)*M(Fe) - n(Zn)*M(Zn)`
`56*x - 65*1.5*x = -16.6`
`x = 0.4`
`n(Fe) = 0.4 text{ моль}`
`n(Zn) = n(ZnSO_4) = 1.5*0.4 = 0.6 text{ моль}`
Рассчитаем массу цинка, перешедшего в раствор, и массу железа, выделившегося на пластинке:
`m(Zn) = n(Zn)*M(Zn) = 0.6*65 = 39 text{ г}`
`m(Fe) = n(Fe)*M(Fe) = 0.4*56 = 22.4 text{ г}`
Найдём массу образовавшегося сульфата цинка:
`m(ZnSO_4) = n(ZnSO_4)*M(ZnSO_4) = 0.6*161 = 96.6 text{ г}`
Масса итогового раствора равна массе исходного раствора, уменьшенной на массу железа и увеличенной на массу цинка:
`m_text{итог.}(р-ра) = m_text{исх.}(р-ра) - m(Fe) + m(Zn) = 383.4 - 22.4 + 39 = 400 text{ г}`
Рассчитаем массовую долю сульфата цинка в растворе:
`ω(ZnSO_4) = (100*m(ZnSO_4))/(m_text{итог.}(р-ра)) = (100*96.6)/400 = 24.15%`
Ответ
`m(Zn) = 39 text{ г}`
`m(Fe) = 22.4 text{ г}`
`ω(ZnSO_4) = 24.15%`