Определение неизвестного металла по замене меди из раствора сульфата
В раствор сульфата меди (II) массой 320 г с массовой долей растворенного вещества 30% поместили пластинку неизвестного металла массой 25 г. Через некоторое время масса пластинки стала равной 26,35 г, а массовая доля сульфата меди (II) в растворе — 22,59%. Определите неизвестный металл, если известно, что в образовавшемся сульфате он имеет степень окисления +2.
Дано
`m_text{исх.}(text{р-ра } CuSO_4) = 320 text{ г}`
`ω_text{исх.}(CuSO_4) = 30%`
`m_text{исх.}(Me) = 25 text{ г}`
`m_text{итог.}(пластинки) = 26.35 text{ г}`
`ω_text{итог.}(CuSO_4) = 22.59%`
`СО(Me) = +2`
Найти
`Me = text{ ?}`
Решение
Запишем уравнение реакции:
`Me + CuSO_4 = MeSO_4 + Cu text{↓}`
Найдём массу сульфата меди(II) в исходном растворе:
`m_text{исх.}(CuSO_4) = (ω_text{исх.}(CuSO_4)*m_text{исх.}(text{р-ра } CuSO_4))/100 = (30*320)/100 = 96 text{ г}`
Найдём изменение массы пластинки:
`Δm(пластинки) = m_text{итог.}(пластинки) - m_text{исх.}(Me) = 26.35 - 25 = 1.35 text{ г}`
Масса раствора изменится на столько же, но с противоположным знаком:
`m_text{итог.}(text{р-ра}) = m_text{исх.}(text{р-ра } CuSO_4) - Δm(пластинки) = 320 - 1.35 = 318.65 text{ г}`
Найдём массу сульфата меди(II) в конечном растворе:
`m_text{итог.}(CuSO_4) = (ω_text{итог.}(CuSO_4)*m_text{итог.}(text{р-ра}))/100 = (22.59*318.65)/100 = 72 text{ г}`
Найдём массу прореагировавшего сульфата меди(II):
`m_{прореаг.}(CuSO_4) = m_text{исх.}(CuSO_4) - m_text{итог.}(CuSO_4) = 96 - 72 = 24 text{ г}`
Найдём количество вещества прореагировавшего сульфата меди(II):
`n_{прореаг.}(CuSO_4) = (m_{прореаг.}(CuSO_4))/(M(CuSO_4)) = 24/160 = 0.15 text{ моль}`
По уравнению реакции количество вещества металла равно количеству вещества прореагировавшего сульфата меди(II):
`n(Me) = n_{прореаг.}(CuSO_4) = 0.15 text{ моль}`
Тогда изменение массы пластинки:
`Δm(пластинки) = n(Me)*(M(Cu) - M(Me))`
`1.35 = 0.15*(64 - M(Me))`
`64 - M(Me) = 1.35/0.15 = 9`
`M(Me) = 55 text{ г/моль}`
Металл с молярной массой 55 г/моль и степенью окисления +2 — марганец (Mn).
Ответ
Марганец Mn.