Задачи на пластинки.

Если в раствора соли металла поместить кусочек (пластинку) из другого металла, возможно протекание химической реакции. Но добавляемый металл должен быть более активным, чем металл в составе соли. При этом добавляемый металл не должен реагировать с водой!

Более активный металл расположен левее в электрохимическом ряду.

 

Например, сульфат меди реагирует с железом:

CuSO4 + Fe = FeSO4 + Cu

 

При этом железо не реагирует с сульфатом цинка:

ZnSO4 + Fe ≠ 

Основа решения задач «на пластинку» – материальный баланс. Но составляется он не только для раствора, но и для самой пластинки. Если мы помещаем в раствор соли металла А пластинку из металла В, и металл В вытесняет металл А из соли, то с пластинки уходит часть металла В. При этом на пластику осаждается вытесненный металл А:

АХ + В = ВХ + А↓

Примерная суть материального баланса для пластинки:

Начальная масса пластинки — масса прореагировавшего металла В + масса образовавшегося металла А = конечная масса пластинки.

Обратите внимание! В задачах на пластики чаще всего добавляемый металл вступает в реакцию только частично, т.е. не полностью. Вступает в реакцию некоторая его часть.

 

Иногда используется сокращенная форма материального баланса:

Масса образовавшегося металла А — масса прореагировавшего металла В  = изменение массы пластинки

Задача 1Медную пластинку массой 50,00 г поместили в раствор хлорида ртути(II). Масса пластинки после реакции оказалась равной 52,74 г. Сколько меди растворилось?

Решение:

Записываем уравнение реакции:

Cu  +  HgCl2  →   Hg   +   CuCl2

Находим количество меди в пластинке:

ν(Сu) = m(Cu)/M(Cu) = 50,00 г/ 64 г/моль = 0,78 моль

Из условия задачи мы понимаем, что медь вступила в реакцию не полностью, а частично. Обозначим количество прореагировавшей меди, как х моль:

ν(Сu) = x моль, 

а масса прореагировавшей меди равна 64х г:

m(Cu)прореаг = ν(Сu)·M(Cu) = х моль · 64 г/моль = 64х г.

Тогда количество образовавшейся ртути также будет равно х моль.

ν(Hg) = x моль.

А масса образовавшейся ртути равна:

m(Hg) = ν(Hg)·M(Hg) = х моль · 201 г/моль = 201х г.

Записываем уравнение материального баланса для пластинки:

mпластинки исх.  – m(Cu)прореаг. + m(Hg) = mпластинки конечн.

Составляем уравнение:

50 – 64х + 201х = 52,74.

Решаем его, находим х:

137х = 2,74,

х = 0,02 моль

Следовательно, масса прореагировавшей меди равна:

m(Cu)прореаг = ν(Сu)·M(Cu) = 0,02 моль · 64 г/моль = 1,28 г.

Ответ: масса растворившейся меди равна 1,28 г.

 

Задача 2. Железную пластинку массой 20,4 г поместили в раствор сульфата меди (II), масса раствора 100 г. Через некоторое время масса пластинки оказалась равной 22,0 г. Вычислите массу меди, выделившейся на пластинке, и массовую долю сульфата железа(II) в растворе после реакции.

 

3. Железную пластинку поместили в 150 мл раствора сульфата меди с ω1(CuSO4) = 16% (плотность раствора 1,18 г/мл). В результате реакции масса пластинки увеличилась на 0,8 г. Вычислите массовую долю CuSO4 в растворе после реакции.

4. После погружения железной пластинки в 200 мл раствора с массовой долей CuSO4 14,5% (плотность раствора 1,16 г/мл) её масса в результате реакции увеличилась на 0,4 г. Определите массовые доли веществ в растворе после реакции.

5. Железную пластинку массой 5 г поместили в раствор сульфата меди с ω1(CuSO4) = 12,5%, масса раствора 64 г. Через некоторое время количество сульфата меди в растворе уменьшилось вдвое. Какой стала масса пластинки? Вычислите массовые доли веществ в полученном растворе.

6. Железную пластинку массой 10 г погрузили в раствор с ω1(CuSO4) = 16%, масса раствора 150 г. Определите, какой стала масса пластинки после реакции, в результате которой содержание сульфата меди в растворе уменьшилось до ω2(CuSO4) = 7,5%. Какова массовая доля FeSO4 в полученном растворе?

 

7. Цинковые опилки массой 13 г поместили в раствор сульфата никеля (II) массой 280 г. Через некоторое время металлические опилки отфильтровали, высушили и взвесили. Их масса оказалась равной 11,8 г. Определите массовую долю сульфата цинка в фильтрате.

8. Железную пластинку поместили в раствор сульфата меди (II) массой 150 г. Через некоторое время масса пластинки увеличилась на 0,6 г, а массовая доля CuSO4 в образовавшемся растворе (ω2) стала равной 5%. Определите массовую долю CuSO4 в исходном растворе (ω1).

9. Цинковые опилки массой 15 г поместили в 250 мл 1,2 M раствора нитрата меди (II). Через некоторое время концентрация ионов Cu2+ в растворе уменьшилась в 2 раза. Определите молярную концентрацию ионов Zn2+ в растворе после реакции. Какой стала масса металлических опилок?

10. Медную пластинку на некоторое время погрузили в 125 мл 1,2 M раствора нитрата серебра. В результате концентрация ионов Cu2+ в растворе оказалась равной 0,1 моль/л. Какой стала концентрация нитрата серебра? Какая масса серебра выделилась на пластинке, и как изменилась масса пластинки? Изменением объема раствора можно пренебречь.

11. Свинцовую  пластинку  выдерживали  некоторое  время  в  180 г  25 %-ного  раствора нитрата  меди  (II).  В  результате  масса  пластинки  уменьшилась  на  18,6 г.  Определите массу меди, выделившейся на пластинке и массовые доли веществ в образовавшемся растворе. 

12. Медную пластинку массой 13,2 г поместили в раствор нитрата железа(III) массой 300 г с массовой долей соли 0,112. После некоторого выдерживания пластинки в растворе ее вынули. В результате массовая доля нитрата железа(III) оказалась равной массовой доле соли меди(II). Определите массу пластинки после окончания реакции (когда ее вынули из раствора).

 

13. Навеску оксида меди(II) массой 12,0 г растворили в 200 г 9,8 %-й серной кислоты. В полученный раствор опустили железную пластинку, выдержали до прекращения реакции и удалили из раствора. Найдите массовую долю соли в полученном растворе. Примите Ar(Cu) = 64.
В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).

14. Железную пластинку массой 100 г погрузили в 250 г 20%-ного раствора сульфата меди(II). После того, как пластинку вынули из раствора, ее масса оказалась равной 102 г. Определите массовую долю сульфата меди(II) в оставшемся растворе.

Fe + CuSO4 = Cu + FeSO4

15. В 85 г 10%-ного раствора нитрата серебра опустили медную монетку массой 5 г. После того, как израсходовалось половина нитрата серебра, монетку вынули. Как изменилась масса монетки? Определите массовую долю нитрата меди(II) в полученном растворе.

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

16. Медную монетку массой 10 г опустили в 65 г 5%-ного раствора нитрата ртути(II). Когда монетку вынули, ее масса составила 10,685 г. Определите массовые доли веществ в оставшемся растворе.

Cu + Hg(NO3)2 = Hg + Cu(NO3)2

17. Железную пластину массой 10 г опустили в 100 г раствора сульфата меди, содержащего 10 мас.% СuSО4. Через некоторое время пластину вынули, промыли и высушили. Масса пластины оказалась равной 10,4 г. Сколько граммов меди выделилось на пластине и какова концентрация сульфата меди в образовавшемся после реакции растворе?

18. После погружения цинковой пластины массой 6 г в 100 г раствора сульфата меди, содержащего 2 мас.% СuSО4, количество сульфата меди в растворе уменьшилось в четыре раза. Определите концентрации веществ в полученном растворе и найдите, какой стала масса пластины.

19. Железную пластину массой 15 г опустили в 100 г раствора сульфата меди, содержащего 8 мас.% СuSО4. Через некоторое время пластину вынули, промыли и высушили. Масса пластины оказалась равной 15,3 г. Определите концентрации веществ в образовавшемся после реакции растворе

20. После погружения железной пластины массой 10 г в 100 г раствора сульфата меди, содержащего 5 мас.% СuSО4, количество ионов меди в растворе уменьшилось в десять раз. Определите концентрации веществ в полученном растворе и найдите, какой стала масса пластины.

21. Железную пластинку массой 5 г опустили в стакан, содержащий 200 г 8 мас.% раствора сульфата меди (II). Через некоторое время пластинку вынули, высушили и взвесили. Масса пластинки стала равной 5,2 г. Найдите концентрации веществ в полученном растворе (потерями раствора, оставшегося на пластинке, пренебречь).

22. Железную пластинку опустили в 150 г раствора сульфата меди. Через некоторое время пластинку вынули, промыли и высушили. Масса пластины оказалась на 0,4 г больше, чем до погружения в раствор. Концентрация СuSO4 в образовавшемся растворе стала равной 3 мас.%. Найдите концентрацию исходного раствора сульфата меди.

23. Железную пластинку массой 10 г опустили в раствор нитрата серебра, содержащего 4 мас.% АgNО3. Через некоторое время пластинку вынули, промыли и высушили. Масса пластинки оказалась равной 12,4 г, а концентрация нитрата серебра в растворе уменьшилась в 4 раза. Определите массу исходного раствора.

24. К 200 г раствора хлорида меди, содержащего 5 мас. % СuСl2, добавили цинковую пластинку. Пластинка растворилась полностью. Концентрация хлорида меди уменьшилась в 5 раз. Определите массу растворенной цинковой пластинки