Железная пластинка массой 40 г была погружена в раствор сульфата меди(ii), затем промыта водой и высушена. масса ее оказалась равной 41,6 г. сколько граммов металлической меди выделилось из раствора на пластинку? какой объем 96%-го раствора азотной кислоты (= 1,5 г/мл) необходимо затратить для снятия медного покрытия с пластинки?
Дано:
m(Fe)=40
m₁(Fe)=41,6г.
ρ(HNO₃)=1,5г./мл.
ω(HNO₃)=96%
V(р-ра HNO₃)-?
1. CuSO₄ + Fe = FeSO₄ + Cu
2. Сколько железа растворилось (окислилось) и ушло в раствор в виде ионов, столько же ионов меди восстановилось до свободной меди и выделилось на железной пластине.
3.Точная молярная масса железа: M( Fe) = 55,847 г/моль
Точная молярная масса меди: M(Cu) = 63,546 г/моль
4. Если в раствор уйдет 1 моль железа, то его место займет 1 моль элементарной меди, и масса пластины увеличится на разность атомных масс меди и железа
63,546г./моль - 55,847г./моль = 7,699 г/моль округлим 7,7г./моль
5. По условию задачи масса увеличилась на 41,6г. – 40г.=1,6г
6. Определим количество вещества меди заместившей железо:
n(Cu) =1,6г : 7,7г/моль = 0,208 моль
7. Определим массу выделившейся меди:
m(Cu)= 0,208 моль х 63,546 г/моль =13,22
8. ответ: на пластине образовалось 13,22г. меди.
соответственно железа в раствор перешло: m1(Fe) = 0,208 моль х 55,847 г/моль = 11,61г.
(Проверим:m(Fe)- m1(Fe)+ m(Cu)=40г.-11,61г+13,22г.=41,6.)
9. Определим молярную массу меди и ее количество вещества в 13,22г.:
M(Cu)=64г./моль
n(Cu)=m(Cu)÷M(Cu)=13.22г.÷ 64г./моль=0,2моль
10. Запишем уравнение реакции меди с азотной кислотой:
4HNO₃ + Cu = Cu(NO₃)₂ + 2NO₂ + H₂O
- по уравнению реакции:
n(HNO₃)=4моль n(Cu)=1моль
- по условию задачи:
n(HNO₃)=4мольх0,2=0,8моль n(Cu)=0,2моль
11. Определим молярную массу азотной кислоты и ее массу количеством вещества 0,8моль:
M(HNO₃)=1+14+16х3=63г./моль
m(HNO₃)=n(HNO₃)×M(HNO₃)= 0,8моль×63г./моль=50,4г.
12. Определим массу раствора азотной кислоты с массовой долей 96%:
m(р-раHNO₃) = ω%÷m(HNO₃)×100%=96%÷50,4г.×100%=190,4г.
13. Определим объем раствора азотной кислоты:
ρ=m÷V, отсюда V=m÷ρ
V(HNO₃)=190,4г.÷1,5г./мл=126,9мл.
14. ответ: на железной пластине выделится 13,22г. меди и для растворения ее необходимо 126,9мл. азотной кислоты
Cu+4HNO3=Cu(NO3)2+2NO2+2H2O
n(Cu)=1.6/64=0.025 моль
n(HNO3)=4n(Cu)=0.025*4=0.1 моль
m(HNO3)=0.1*63=6.3 г
V=m/(pc)=6.3/0.96/1.5=4.38 мл