Мідну пластинку масою 20 г занурили в розчин меркурій(ІІ) нітрату. Маса пластинки змінилася на 2,73 г. Після цього пластинку прожарили, і вона набула попереднього вигляду. 1) Збільшилась чи зменшилась маса пластинки після занурення в розчин меркурій(ІІ) нітрату? 2) Як змінилась маса пластинки після прожарювання? 3) Яких запобіжних заходів слід дотримуватися під час прожарювання пластинки і чому? 4) Обчисліть об’єм нітратної кислоти (=4 %, =1,02 г/мл), який витратиться на розчинення міді після прожарювання.
Ответы
Ответ:
Если до сих пор у нас пропорция содержала цифры, которые отражали явно заданные величины, то для решения задач, в которых указывается разность масс реагентов и продуктов реакции, приходится вводить пропорцию, содержащую строки с мольными и массовыми соотношениями реагирующих веществ.
Рассмотрим условие задачи в общем виде."В превращении веществ по реакции, например, аА+ + bB = cC + dD, известна разность масс, например веществ А и С: т (А) и т(С) (delta.uc.gif (844 bytes)m (АС)). Требуется определить, сколько вещества А вступило в реакцию с веществом В, т. е. найти m(А)". Как уже отмечено, пропорция содержит одну строку с мольными соотношениями и другую - с массовыми. При этом одна из указанных в пропорции строк отражает разницу в молярных массах, другая - в массах:
вступает в реакцию аМ(А) (г) вещества А - получается разница аМ(А) - cm (С);
вступает в реакцию т(А) г вещества А - получается разница delta.uc.gif (844 bytes)m (АС); отсюда
Пример. Медную пластинку массой 20 г опустили в раствор нитрата ртути(II). Масса пластинки увеличилась на 2,73 г. После этого пластинку прокалили и она приобрела первоначальный вид. Как изменилась при этом масса пластинки?
Решение. Уравнение реакции: Cu + Hg(NO3)2 = Cu(NO3)2 + Hg darrow.gif (62 bytes)
Изменение массы пластинки на 1 моль прореагировавшей меди равно 200,5 - 63,5 = 137 (г). Поэтому в реакцию вступило 2,73/137 = 0,02 моль меди. При прокаливании вся ртуть испарится и масса пластинки по сравнению с первоначальной уменьшится на 0,02-63,5=1,27 (г).
Задачи
1. Металлическая пластинка массой 50 г после пребывания в растворе соляной кислоты уменьшилась в массе на 1,68%, при этом выделилось 0,366 л газа. Из какого металла может быть изготовлена пластинка?
2. Две пластинки одинаковой массы изготовлены из одного металла, степень окисления которого в соединениях равна двум. Пластинки опустили в растворы солей меди и серебра одинаковой концентрации; через некоторое время вынули, высушили и взвесили (при этом весь выделенный металл осел на пластинках). Масса первой пластинки увеличилась на 0,8%, второй - на 16%. Из какого металла изготовлены пластинки?
3. При обжиге навески пирита ее масса уменьшилась на 20%. Определите состав (в массовых долях) образовавшейся смеси твердых веществ.
Решения
1. Уравнение реакции:
М + nНСl = МСln + n/2 Н2.
Потеря массы составила 50times.gif (49 bytes)0,0168 = 0,84 (г).
x г металла выделяют n/2times.gif (49 bytes)22,4 л Н2,
0,84 г----"------"-------" 0,336 л Н2,
Если металл одновалентный, т. е.n=1, его относительная атомная масса равна 28 (кремний). Но кремний не растворяется в соляной кислоте и не может быть одновалентным. При n = 2 относительная атомная масса равна 56, т. е. металл - железо. Можно проверить и варианты с n = 3, 4 и убедиться в том, что правильный ответ- только железо.
2. Уравнения происходящих реакций:
M + Cu2+ = Cu + M2+,
M + 2Ag+ = 2Ag + M2+.
Обозначим через А атомную массу металла. Составим пропорцию по первому уравнению: если растворилось А г металла (моль), на пластинке осело бы 64 г меди и разница в массе составила (64-А) г, по условию в случае меди молярная разница (64-А) г соответствует реальной разнице в 0,8%. Аналогично в случае серебра молярная разница (в 216-А) г соответствует реальной разнице в 16%. Имеем суммарную пропорцию:
(64 - А) г соответствует 0,8%,
(216 -A) г_------"-----"-16%,
0,8(216-А) = 16(64 -А), отсюда Ar = 56.
Эту задачу можно решить и более строгим математическим способом. Обозначим массу пластинки через т(г). Пусть прореагировало х моль, или Мх г металла. Тогда выделилось х моль меди и 2х моль серебра или 64x г меди и 216х г серебра