Номер 721, страница 130 - гдз по химии 9 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

721. В раствор сульфата меди(II) опустили железные опилки. Медь какой массой выделилась, если масса железных опилок к окончанию реакции уменьшилась на 22,4 г?

Дано:

Уменьшение массы железных опилок (масса прореагировавшего железа), $m(Fe) = 22,4$ г.

Найти:

Массу выделившейся меди, $m(Cu)$ - ?

Решение:

При погружении железных опилок в раствор сульфата меди(II) происходит реакция замещения. Железо, будучи более активным металлом, чем медь (согласно ряду активности металлов), вытесняет медь из её соли. Уравнение этой химической реакции имеет вид:

$Fe + CuSO_4 \rightarrow FeSO_4 + Cu\downarrow$

Из уравнения следует, что на 1 атом железа, перешедшего в раствор, приходится 1 атом меди, осевший на опилках. Таким образом, количество вещества прореагировавшего железа равно количеству вещества выделившейся меди.

$n(Fe) = n(Cu)$

Условие, что "масса железных опилок... уменьшилась на 22,4 г", следует интерпретировать как массу железа, которое растворилось (вступило в реакцию).

Для расчетов нам понадобятся молярные массы железа (Fe) и меди (Cu). Возьмем их округленные значения, которые обычно используются в школьных задачах:

$M(Fe) \approx 56 \text{ г/моль}$

$M(Cu) \approx 64 \text{ г/моль}$

1. Найдем количество вещества (число молей) железа, вступившего в реакцию, по формуле $n = m/M$:

$n(Fe) = \frac{m(Fe)}{M(Fe)} = \frac{22,4 \text{ г}}{56 \text{ г/моль}} = 0,4 \text{ моль}$

2. Согласно стехиометрическому соотношению в уравнении реакции (1:1), количество выделившейся меди равно количеству прореагировавшего железа:

$n(Cu) = n(Fe) = 0,4 \text{ моль}$

3. Теперь можем найти массу выделившейся меди, используя ту же формулу, но в виде $m = n \cdot M$:

$m(Cu) = n(Cu) \cdot M(Cu) = 0,4 \text{ моль} \cdot 64 \text{ г/моль} = 25,6 \text{ г}$

Таким образом, в результате реакции выделилось 25,6 г меди.

Ответ: масса выделившейся меди составляет 25,6 г.