Дидактический материал: "Решение расчетных задач на погружение металлической пластинки"

Задачи с погружением металлической пластинки в раствор соли П р и м е р   1. Цинковую пластинку массой 22,5 г погрузили в раствор нитрата  свинца (II). Через  некоторое  время масса пластинки стала  равной 25,34 г. Определите массу цинка, который перешел в раствор в виде ионов, и массу свинца, который осел на пластинке. Решение. С п о с о б  1. 1. Цинк находится в ряду активности металлов левее свинца и вытесняет свинец из раствора его соли. 1 моль Zn + Pb(NO3)2 = Zn(NO3)2 + Pb↓ 1 моль М = 65 г/моль М = 207 г/моль m = 65 г 2. Находим изменение массы (∆ m1) цинковой пластинки, вытекающее из уравнения   реакции.   Из   уравнения   реакции   следует,   что   при   переходе   в раствор   (растворении)   цинка   количеством   вещества   1 моль   на   пластинке осаждается   свинец   количеством   вещества   1 моль   (ν (Zn) = ν (Pb)).   Это приводит к увеличению массы (∆ m1) цинковой пластинки: m = 207 г ∆ m1 = m (Pb) – m (Zn) = 207 – 65 = 142 (г). 3.   Находим   изменение   массы   (∆   m2)   цинковой   пластинки,   исходя   из условия задачи: ∆ m2 = 25,34 – 22,5 = 2,84 (г). 4. Вычисляем массу цинка, который перешел в раствор, и массу свинца, который осел на пластинке. По уравнению реакции ν (Zn) = ν (Pb), поэтому изменение количества веществ (∆ ν) цинка и свинца будет равным:   m 2  m 1 84,2 142 = 0,02 (моль). ∆ ν (Zn, Pb) =  Масса цинка, перешедшего в раствор, равна: m (Zn) = ν (Zn) ∙ M (Zn) = 0,02 ∙ 65 = 1,3 (г). Масса свинца, который осел на пластинке: m (Pb) = ν (Pb) ∙ М (Pb) = 0,02 ∙ 207 = 4,14 (г). С п о с о б 2. 1, 2, 3 пункты те же, что и в 1­м способе. 4. Находим массу цинка, который перешел в раствор: при растворении 65 г Zn – ∆ m пластинки 142 г, при растворении х г Zn – ∆ m пластинки 2,84 г. Отсюда  ; x   142 84,265 142 84,2 = 1,3 (г). 65 x 5. Находим массу свинца, который осел на пластинке: при осаждении 207 г Pb изменение массы пластинки составляет 142 г, при осаждении х г Pb изменение массы пластинки составляет 2,84 г; отсюда 207 x  84,2 142 142 84,2 207 ; x   = 4,14 (г). П р и м е р 2. Цинковую пластинку массой 40 г погрузили в раствор массой 680 г   с   массовой   долей   нитрата   серебра   4 %.   Вычислите   массу   пластинки после окончания реакции. Решение. 1. Как следует из ряда активности металлов, цинк вытесняет серебро из раствора его соли: Zn + 2AgNO3 = 2Ag + Zn(NO3)2 1 моль              2 моль                  2 моль М = 65 г/моль  М = 170 г/моль М = 108 г/моль 2. Определяем массу нитрата серебра в растворе: m(AgNO3) = m (р­ра) ∙ (AgNO3) = 680 ∙ 0,04 = 27,2 (г). 3. Определяем количество вещества AgNO3: (m (M ) AgNO 3  ) AgNO 3 2,27 170 = 0,16 (моль). ν (AgNO3) =  4. Рассчитываем массу цинка, вступившего в реакцию. По уравнению реакции: ν (Zn) : ν (AgNO3) = 1 : 2, ν (Zn) =  2 m (Zn) = ν (Zn) ∙ M (Zn) = 0,08 ∙ 65 = 5,2 (г), то есть из цинковой пластинки массой 40 г в раствор перейдет в виде ионов 1 ν (AgNO3)  ν (Zn) = 0,08 (моль), 5,2 г, поэтому масса пластинки уменьшится и составит (40 г – 5,2 г). 5. Вычисляем массу серебра, которая осела на пластинке. По уравнению реакции: ν (AgNO3) : ν (Ag) = 1 : 1, ν (Ag) = ν (AgNO3)  ν (Ag) = 0,16 (моль), m (Ag) = ν (Ag) ∙ M (Ag) = 0,16 ∙ 108 = 17,28 (г). 6. Находим массу пластинки после окончания реакции: m (пластинки после реакции) = (40 – 5,2 + 17,28) = 52,08 (г). Реши самостоятельно: 1. Железную пластинку массой 61,26 г погрузили в раствор сульфата меди (II). Через некоторое время масса пластинки стала равной 62,8 г. Определите массу меди, которая осела на пластинке. (12,32 г.) 2. Железную пластинку погрузили вначале в разбавленную серную кислоту, а затем – в раствор сульфата меди (II). При этом выделился газ объемом 1,12 л (н. у.), а масса пластинки увеличилась на 2,4 г. Определите, сколько всего граммов железа прореагировало. (19,6 г.) 3. Никелевая  пластинка массой 15 г опущена в раствор хлорида золота (III). Через некоторое время ее масса стала равной 15,651 г. Определите массу прореагировавшего хлорида золота (III). (1,82 г.) 4. В раствор сульфата меди (II) массой 248 г поместили порошок магния массой   20 г.   Через   некоторое   время   металлический   осадок   собрали   и высушили. Его масса составила 28 г. Определите массовую долю сульфата магния в полученном растворе. (10 %.) 5. Железную пластинку массой 20,4 г опустили в раствор сульфата меди (II). Какая масса железа перешла в раствор к моменту, когда масса пластинки стала равной 22 г? (11,2 г.) 6. Цинковую пластинку массой 10 г опустили в раствор сульфата меди (II). После окончания реакции, когда вся медь выделилась на пластинке, ее масса стала равной 9,9 г. Определите массу сульфата меди (II) в исходном растворе. (16 г.) 7. Медную пластинку массой 40 г выдержали некоторое время в растворе нитрата   ртути   (II).   Масса   пластинки   возросла   до   45,48 г.   После   этого пластинку   нагрели   до   постоянной   массы   без   доступа   воздуха.   Определите окончательную массу пластинки. (37,46 г.) 8.   Цинковую   пластинку   поместили   в   раствор   сульфата   некоторого двухвалентного   металла.   Масса   раствора   равна   49,457 г.   Через   некоторое время масса пластинки увеличилась на 0,537 г. Массовая доля сульфата цинка в этом растворе стала равной 3,29 %. Определите, какой металл выделился на пластинке. (Олово.) 9. Железную пластинку массой 5 г опустили в раствор объемом 50 мл ( = 1,2 г/мл) с массовой долей сульфата меди (II) 15 %. Когда пластинку вынули из раствора, то масса ее составила 5,16 г. Вычислите массу меди, которая осела на пластинке, и определите массовую долю (%) сульфата меди (II) в оставшемся растворе. (1,28 г; 9,67 %.) 10. Чтобы посеребрить медное изделие массой 10 г, его опустили в раствор  массой 250 г с массовой долей нитрата серебра 46 %. Когда изделие вынули  из раствора, то содержание нитрата серебра в растворе уменьшилось на 17 %.  Определите массу изделия. (18,74 г.)