Задача на вытеснение металлов цинком из раствора нитратов
К 150 г раствора, содержащего нитраты магния (массовая доля 4,9%), железа (II) (массовая доля 19,2%) и свинца (II) (массовая доля 22%), добавили 19,5 г порошка цинка. Какие металлы будут выделены из раствора по окончании реакции и какова будет их масса?
Дано
`m(text{р-ра}) = 150 text{ г}`
`ω(Mg(NO_3)_2) = 4.9%`
`ω(Fe(NO_3)_2) = 19.2%`
`ω(Pb(NO_3)_2) = 22%`
`m(Zn) = 19.5 text{ г}`
Найти
`m(Me) = text{ ?}`
Решение
Запишем уравнения реакций замещения (цинк не вытесняет магний):
`Zn + Pb(NO_3)_2 = Zn(NO_3)_2 + Pb text{↓}`
`Zn + Fe(NO_3)_2 = Zn(NO_3)_2 + Fe text{↓}`
Найдём массы солей в исходном растворе:
`m(Fe(NO_3)_2) = (ω(Fe(NO_3)_2)*m(text{р-ра}))/100 = (19.2*150)/100 = 28.8 text{ г}`
`m(Pb(NO_3)_2) = (ω(Pb(NO_3)_2)*m(text{р-ра}))/100 = (22*150)/100 = 33 text{ г}`
Найдём количества веществ солей и цинка:
`n(Fe(NO_3)_2) = (m(Fe(NO_3)_2))/(M(Fe(NO_3)_2)) = 28.8/180 = 0.16 text{ моль}`
`n(Pb(NO_3)_2) = (m(Pb(NO_3)_2))/(M(Pb(NO_3)_2)) = 33/331 = 0.0997 text{ моль}`
`n(Zn) = (m(Zn))/(M(Zn)) = 19.5/65 = 0.3 text{ моль}`
Цинк находится в избытке, значит он вытеснит свинец и железо полностью.
Найдём массу выделившегося свинца:
`n(Pb) = n(Pb(NO_3)_2) = 0.0997 text{ моль}`
`m(Pb) = n(Pb)*M(Pb) = 0.0997*207 = 20.64 text{ г}`
Найдём массу выделившегося железа:
`n(Fe) = n(Fe(NO_3)_2) = 0.16 text{ моль}`
`m(Fe) = n(Fe)*M(Fe) = 0.16*56 = 8.96 text{ г}`
Найдём массу непрореагировавшего цинка:
`n_text{непрореаг.}(Zn) = 0.3 - 0.16 - 0.0997 = 0.0403 text{ моль}`
`m_text{непрореаг.}(Zn) = n_text{непрореаг.}(Zn)*M(Zn) = 0.0403*65 = 2.62 text{ г}`
Ответ
`m(Pb) = 20.64 text{ г}`
`m(Fe) = 8.96 text{ г}`
`m_text{непрореаг.}(Zn) = 2.62 text{ г}`