«В раствор погружена пластинка»




Скачать 64.57 Kb.
Дата13.08.2016
Размер64.57 Kb.
ГОТОВЬСЯ К ОЛИМПИАДАМ:
Задачи на тему «В раствор погружена пластинка»
В предлагаемых задачах задания K-5 и K-10 посвящены распознаванию неизвестного металла в растворе соли или пластинки. Для этого приведены количественные данные ряда химических реакций. Задачи K-3, K-6, K-7 – интересные примеры заданий на избыток-недостаток реагентов. Стандартные задания – определения массы металла, выделившегося на пластинке, по изменению массы пластинки (K-4, K-13), нахождение массовой доли соли в растворе после реакции замещения. В задаче K-12 с помощью железной пластинки удается рассчитать массовые доли солей в смеси NaBr и RbBr, реагирующей с раствором AgNO3.

K-1. Какой из металлов будет вытеснен раньше, если раствор, содержащий сульфат меди(II) и сульфат железа(II), погрузить очищенную от оксида цинковую пластинку [1]?

K-2. Медную проволоку (или медные стружки) поместили в растворы солей: а) ацетата свинца; в) трихлорида железа. Что будет наблюдаться? Почему? Напишите уравнения возможных реакций в молекулярной и ионной формах [2].

K-3. В раствор, содержащий 0,1 моль нитрата свинца(II) и столько же нитрата ртути(II), погрузили цинковую пластинку массой 9,75 г. Сколько каждого металла по массе выделится из раствора, если цинковая пластинка полностью раствориться [см. 1]?

K-4. Дихлорид меди используют для изготовления биметаллической формы алюминий-медь способом химического меднения. Сколько меди выделилось на алюминиевой пластинке, погруженной в раствор дихлорида меди, если ее масса увеличилась на 13,8 г. [см.1]?

K-5. Кусочек железа поместили в раствор нитрата неизвестного металла, который проявляет в соединениях степень окисления +1. Масса образца металла увеличилась при этом на 16г. Через полученный раствор нитрата железа(II) пропустили избыток сероводорода и получили сульфид железа(II) массой 8,8 г. Какой металл был выделен из раствора [3, 4]?

K-6. В раствор сульфата меди(II) массой 248г поместили порошок магния массой 20г. Через некоторое время металлический осадок собрали и высушили. Его масса составила 28г. Определите массовую долю сульфата магния в полученном растворе [см. 4].

K-7. К раствору, содержащему 40,5г дихлорида меди, прибавили 14г железных стружек. Как изменится масса металла после завершения реакции [5]?

K-8. В 250г воды растворили 70г медного купороса. В полученный раствор погрузили железную пластинку массой 10г. Через некоторое время промытая и высушенная пластинка имела массу 11,4г. Определите массовые доли веществ в получившемся растворе [6].

K-9. 40г медной проволоки погрузили на некоторое время в 500г 20%-го раствора нитрата серебра. Определите массовые доли солей и массу проволоки в момент, когда концентрация солей в растворе выровнялись [7].

K-10. В раствор соли неизвестного двухвалентного металла поместили пластинку другого неизвестного металла, атомная масса которого в 4,6 раза меньше атомной массы первого металла. Через некоторое время масса пластинки увеличилась на 21,24г. Определите неизвестные металлы, если дополнительно известно, что масса выделившегося на пластинке металла в 8,34 раза меньше массы одного моля его атомов, а пластинка выполнена из трехвалентного металла [8].

K-11. Железную пластинку массой 100г поместили в 0,5 л 20%-го раствора сульфата меди(II) полностью 1,2г/см3. Через некоторое время пластинку извлекли, высушили и взвесили. Ее масса составила 104г. Определите, как изменилась концентрация сульфата меди(II) в растворе [9].

K-12. К 768мл водного раствора нитрата серебра с концентрацией 0,70 моль/л добавили 70,1г смеси бромидов натрия и рубидия. Осадок отфильтровали, а в раствор погрузили железную пластинку. После окончания реакции масса пластинки изменилась на 0,4г. Рассчитайте массовые доли бромидов в исходной смеси [10].

K-13. В раствор нитрата серебра погрузили медную пластинку массой 9,547г. Через некоторое время пластинку вынули из раствора, промыли, высушили и взвесили. Масса ее оказалась равна 9,983г. Сколько серебра по массе выделилось на пластинке [11, 12]?

Решения и ответы.

K-1. Сначала вытеснится медь.

K-2. Медная проволока в растворе нитрата серебра будет покрываться серебром, а в растворе трихлорида железа – растворяться. Уравнения реакций:

Cu + 2AgNO3 = Cu(NO3)2 + 2Ag,

Cu0 + 2Ag+ = Cu2+ + 2Ag0;

Cu + 2FeCl3 = CuCl2 + 2FeCl2,

Cu0 +2Fe3+ = Cu2+ + 2Fe2+.

K-3. m(Hg) = 20,1г,

M(Pb) = 10,35г.



K-4. m(Cu) = 19,2г.

K-5. Серебро.

K-6. w(MgSO4) = 10%.

K-7. Увеличится на 2г.

K-8. CuSO4 + Fe = FeSO4 + Cu.

Определим изменение массы пластинки: 11,4 – 10,0 = 1,4г.

Вычислим количество вещества кристаллогидрата: v(CuSO4 ∙ 5H2O) = 70/250 = 0,28моль.

Обозначим количество вещества растворившегося железа за x моль и составим уравнение: -56х + 64х = 1,4г. Отсюда х = 0,175 моль.

Рассчитаем массы образовавшегося FeSO4 и исходного CuSO4:

m(FeSO4) = 0,175∙ 152 = 26,6г,

m(CuSO4) = 0,28 ∙ 160 = 44,8г.

В полученном растворе (после реакции замещения): v(CuSO4) = 0,105 моль

m(CuSO4) = 16,8г.

Масса конечного раствора складывается из массы добавленного кристаллогидрата за вычетом 1,4г (утяжеление пластинки): 250 + 70 – 1,4 = 318,6г.

Массовая доля сульфата железа(II) в растворе равна: 26,6/318,6 ∙ 100%,

А массовая доля сульфата меди(II) определяется так 16,8/318,6 ∙ 100%

т.е. w(FeSO4) = 8,35%

w(CuSO4) = 5,27%



K-9. Cu + 2AgNO3 = Cu(NO3)2 + 2Ag.

Обозначим количество меди, вступившей в реакцию, как a моль. Тогда в соответствии с уравнением реакции масса прореагировавшего нитрата серебра – 2a моль. В реакции образовалось 2a моль серебра и а моль нитрата меди(II). В исходном растворе было:

v(AgNO3) = 500 ∙ 0,2/170 = 0,5882 моль.

Следовательно, в растворе осталось (0,5882 – 2а) моль этой соли.

Из условия задачи (концентрации солей в растворе выровнялись) следует, что массы нитрата меди(II) и нитрата серебра в растворе в момент прекращения реакции были равны: M (Cu(NO3)2) ∙ v(Cu(NO3) 2) = M(Ag NO3 ∙ v(AgNO3).

Подставляем численные значения величин: 188а = 170 ∙ (0,5882 - 2а).

Отсюда а = 0,19 моль.

Вычислим массу меди, перешедшей в раствор, и массу серебра, выделившегося на пластинке: m(Cu) = 64 ∙ 0,19 = 12,16г,



M(Ag) = 108 ∙ 2 ∙ 0,19 = 41,04г.

Определим массу пластинки в момент прекращения реакции: 40 -12,16 + 41,04 = 68,88г.

Найдем массу нитрата серебра, не вступившего в реакцию, и массу нитрата меди(II), образовавшегося в ходе реакции: m(Ag NO3) = (0,5882 – 2 ∙ 0,19) ∙ 170 = 35,39г.

m((Cu NO3) 2) = 0,19 ∙ 188 = 35,72г.

Масса всего раствора после окончания реакции равна массе исходного раствора минус масса выделившегося на пластинке серебра и плюс масса перешедшей в раствор меди:

500 – 41,04 + 12,16 = 471,12г.

Находим массовые доли солей в растворе: w(Ag NO3) = 35,39/417,12 = 0,0755 или 7,55%

w((Cu NO3) 2) = 35,72/417,12 = 7,55%.

K-10. Поскольку в условии указана валентность второго неизвестного металла – III, составим схему реакции (М20 и М23+ - обозначение второго металла):

2+ + 2М20 = 3М0 + 2М23+.

Обозначим массу 1 моль М20 через х г, тогда масса 1 моль первого металла будет равна 4,6х г. В соответствии со схемой реакции получим такое соотношение:

при выделении 3 ∙ 4,6х г металла М0 масса пластинки возрастет на (3 ∙ 4,6 х -2 х) г, при выделении а г металла М0 масса пластинки возрастет на 21,24г.

Из пропорции: а = 24,84г.

Масса 1 моль первого металла равна: 24,84 ∙ 8,34 = 207,16 г – это свинец.

Масса 1 моль второго метла равна: 207,16/4,6 = 45г – это скандий.

Условие задача выполняется только для двух металлов – свинца и скандия.



K-11. В растворе происходит реакция между железом и солью меди:

Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu.

Изменение массы пластинки, если бы реакция осуществлялась при участии 1 моль Fe и 1 моль CuSO4, в соотвествии с уравнением реакции, составило бы 8г (64 -56 = 8), ВТО время как фактическое изменение массы составляет 4г. Зная эти значения, можно вычислить массу меди х г, осевшей на пластике:

64г – привес в 8г, х г – привес в 4г.

Отсюда х = 64 ∙ 4/8 = 32г.

Аналогичным рассуждением вычисляем массу у г израсходовавшегося сульфата меди(II): 160г соли – привес в 8г, у г соли – привес в 4г. Следовательно, у = 80г.

Определим долю сульфата меди(II) в образовавшемся растворе:

wпосле р-ции(CuSO4) = m(CuSO4)/m(р-ра) ∙ 100(%);



mпосле р-ции(CuSO4) = m(CuSO4)исхm(CuSO4)израсх = 500 ∙ 1,2 ∙ 20(%)/100(%) – 80 =

=120 – 80 = 40г.



m(р-ра)после реакции = 600 - 0,5 ∙ 64 + 0,5 ∙ 56 = 596

wпосле р-ции(CuSO4) = 40/596 = 0,067 или 6,7%



K-12. Обозначим содержание бромидов натрия и рубидия в исходной смеси как х моль и у моль соответственно. Зная молярные массы, М(NaBr) = 103г/моль и М(RbBr) = 165г/моль, составим уравнение материального баланса:

103х + 165 у = 70,1г (а)

Исходные бромиды прореагировали полностью, т.к. избыток AgNO3 реагирует с железной пластинкой.

х моль

NaBr + AgNO3 = NaNO3 + AgBr , (1)



у моль

RbBr + AgNO3 = RbNO3 + AgBr (2)

Уравнение реакции железа пластинки с нитратом серебра, количество которого обозначим как z моль:

Fe + 2AgNO3 = 2Ag + Fe(NO3)2. (3)

Изменение массы пластинки:

Δmпласт = m(Ag) – m(Fe) = 108z – 0,5z · 56 = 0,4г.

Отсюда z = 0,005 моль.

Вычислим количество вещества нитрата серебра в исходном растворе:

v(AgNO3) = 786 · 0,7/1000 = 0,55 моль.

Определим количество вещества нитрата серебра, которое вступило во взаимодействия, описанные уравнениями (1) и (2):

v1 и 2(AgNO3) = vисх(AgNO3) – v3(AgNO3) = 0,55 – 0,005 = 0,545 моль.

Это количество нитрата серебра полностью прореагировало в соответствии с уравнениями (1) и (2), т.е. + = 0,545 моль. (б)

Из уравнений (а) и (б) составим систему линейных уравнений:

103x + 165y = 70,1,


x + y = 0,545.
Отсюда y = 0,225 моль, x = 0,32 моль. Следовательно,

m(NaBr) = 103 · 0,32 = 32,96 г,

m(RbBr) = 165 · 0,225 = 37,13г.

Найдем массовые доли бромидов в исходной смеси:

w(NaBr) = 32,96/70,1 · 100(%) = 47,0%

w(RbBr) = 37,13/70,1 · 100(%) = 53,0%



K – 13. m(Ag) = 0,62г.


База данных защищена авторским правом ©uverenniy.ru 2016
обратиться к администрации

    Главная страница