Задачи на пластину химия егэ

Задачи на пластинку в ЕГЭ по химии. Разбираем, как решать задачи на пластину. Основные способы решения задач на пластинку.

Задачи на пластинки

Если в раствор 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.

Например, для реакции сульфата меди с железом:

CuSO₄ + Fe = FeSO₄ + Cu↓

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

Иногда используется сокращенная форма материального баланса:

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

Задача 1. Медную 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:

m_{пластинки исх.}  – m(Cu)_{прореаг.} + m(Hg) = m_{пластинки 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

Пучок задач А

А-1. Какие
металлы и в какой последовательности будут вытесняться, если железную пластинку
погрузить в раствор, содержащий одновременно NiSO₄, CuSO₄,
K₂SO₄, Ag₂SO₄ и MgSO₄ [1]?

А-2. Железная
пластинка массой 18 г была погружена в раствор сульфата меди(II). Когда она
покрылась медью, ее масса стала равной 20 г. Какая масса железа перешла в
раствор?

А-3. Для
извлечения серебра из раствора, содержащего его растворимые соли, раствор
прокипятили с гранулированным цинком, после чего масса металла возросла на 7,5
г. Какое количество серебра по массе было извлечено из раствора [2, 3]*?

А-4. Железную
пластинку массой 15 г продолжительное время выдерживали в растворе, содержащем
1,6 г сульфата меди(II). Затем пластинку вынули, промыли, высушили и взвесили.
Чему равна ее масса [4]?

А-5. К
раствору, содержащему 41,5 г хлорида меди(II), прибавили 14 г железных стружек.
Как изменилась масса металлического остатка после реакции [2, 5]?

А-6. После
погружения железной пластинки массой 5 г в 50 мл 15%-го раствора сульфата
меди(II
(= 1,12 г/мл) количество этой соли
в растворе уменьшилось в два раза. Определить массу пластинки после реакции [2,
4, 6].

А-7.
Железную пластинку погрузили в раствор смеси дихлоридов меди и железа. После
окончания реакции масса пластинки возросла на 1,6 г. Определите массы солей в
исходном растворе, если молярные концентрации солей были одинаковыми [2].

А-8.
Медную пластинку массой 18,2 г погрузили в 230 г раствора трихлорида железа с
массовой долей соли 0,1. Через некоторое время пластинку вынули, при этом
оказалось, что массовая доля трихлорида железа стала равной массовой доле
образовавшейся соли меди(II). Определите массу пластинки после того, как ее
вынули из раствора [7, 8].

А-9. Две
пластинки одинаковой массы, изготовленные из одного металла (валентность
металла равна двум), погрузили в растворы одинаковой концентрации: одну – в
раствор соли свинца (Pb²⁺), другую – в раствор соли меди (Cu²⁺).
Через некоторое время масса пластинки, находящейся в растворе соли свинца,
увеличилась на 19%, а второй уменьшилась на 9,6%. Что это был за металл [2, 9,
10]?

А-10. В
раствор, содержащий 15,4 г кристаллогидрата нитрата кадмия (четырехводного),
погрузили цинковую пластинку. Через некоторое время пластинку вынули из раствора,
промыли, высушили и взвесили. Масса ее увеличилась на 0,94 г. Раствор осторожно
выпарили до образования кристаллогидратов нитрата кадмия (четырехводного) и
нитрата цинка (шестиводного). Определите массовые доли кристаллогидратов в
смеси [11].

А-11.
В двух стаканах находится по 100 г растворов нитрата неизвестного металла. В
первый стакан добавили порошок цинка, во второй – такую же массу порошка
магния. После того как реакции завершились, осадки отделили от растворов и
установили, что их массы отличаются на 0,123 г. При нагревании осадков с
избытком разбавленной серной кислоты выделился газ, причем в обоих случаях
осталось по 0,648 г металла, который не вступил во взаимодействие с кислотой.
Установите формулу неизвестного нитрата и его массовую долю в исходном растворе
[12].

А-12.
В раствор, содержащий 3,2 г безводного сульфата меди(II) и 6,24 г безводного
сульфата кадмия(II), погрузили цинковую пластинку. Определите, на сколько
увеличилась масса пластинки, если медь и кадмий были вытеснены полностью [11,
13].

А-13. Медную
пластинку массой 20 г погрузили в раствор нитрата ртути(II). Масса пластинки
увеличилась на 2,74 г. Затем пластинку нагрели, и она приняла первоначальный
вид. Определите, как при этом изменилась масса пластинки [13].

* Указание
нескольких источников означает, что такая задача (или сходная с ней)
встречается у разных авторов.

 Решения
и ответы

А-1. Железо
будет вытеснять металлы из растворов их солей в такой последовательности:
1) сульфат серебра(I); 2) сульфат меди(II); 3) сульфат никеля. Остальные
металлы вытесняться не будут.

А-2. Составим
уравнение реакции:

Fe + CuSO₄ = FeSO₄ + Cu.

Обозначим
через х количество вещества (железа и меди) в моль.
Составим баланс изменения массы веществ для пластинки:

18 – 56х + 64х = 20.

Из
этого уравнения х = 0,25 моль. Следовательно, в раствор
перешло железо массой 14 г
(m(Fe) = x•M(Fe) = 0,25•56 = 14 г).

А-3.

2АgA + Zn = ZnA₂ + 2Ag,

где А –
одновалентный анион.
Масса пластинки увеличилась за счет того, что в раствор уходил цинк, а приходило
серебро. В математическом виде это можно представить так: –Zn + Ag = m.
Пусть х – количество вещества цинка в моль, тогда:

–65х + 216х = 7,5 г.

Отсюда х =
0,05 моль. Масса извлеченного серебра: 0,05•216 = 10,8 г.

А-4.

Fe + CuSO₄ = FeSO₄ + Cu.

Сначала
найдем, что в избытке, а что в недостатке:

n(Fe) = 15/56 = 0,27 моль,

n(CuSO₄) = 1,6/160 = 0,01 моль.

Следовательно,
железо в избытке.
Найдем массу пластинки после реакции: 15 – 56•0,01 + 64•0,01 = 15,08 г.

А-5.

CuCl₂ + Fe = FeCl₂ + Cu.

Определим
количества веществ реагентов, взятых в реакцию:

n(СuСl₂) = 41,5/135 = 0,307 моль,

n(Fe) = 14/56 = 0,25 моль.

Отсюда
видно, что хлорид меди в избытке.
Найдем массу меди и разницу масс металлов до и после реакции:

m(Сu) = 0,25•64 = 16 г.

Масса
осажденного металла после реакции возросла: m = 16 – 14 = 2 г.

А-6.

Fe + CuSO₄ = FeSO₄ + Cu.

Масса
раствора сульфата меди(II):

m = 50•1,12 = 56 г.

Масса
сульфата меди(II) в исходном растворе: 0,15•56 = 8,4 г.
Масса СuSO₄, вступившего в реакцию:

m(СuSO₄)= 8,4/2 = 4,2 г;

n(СuSO₄) = n(Fe) =
4,2/160 = 0,02625 моль.

Масса
пластинки после реакции составит: 5 – 56•0,02625 + 64•0,02625 = 5,21 г.

А-7. Fe
+ CuCl₂ = FeCl₂ + Cu.

Найдем
количество вещества х (в моль) для реагентов, вступивших в
реакцию, используя значения молярных масс железа и меди:

64х – 56х = 1,6 г.

Отсюда х =
0,2 моль;

m(CuCl₂) = 0,2•135 = 27 г,

m(FeCl₂) = 0,2•127 = 25,4 г.

A-8. Для
составления уравнения реакции надо воспользоваться данными табл. 3 (см. «ключ
Жукова», № 44/2003,
с. 29):

Найдем
сначала массу хлорида железа(III) в исходном растворе, она равна 23 г.
Обозначим за х количество вещества меди, тогда из уравнения
ясно, что количество вещества хлорида меди(II) будет тоже х моль,
а количество вещества хлорида железа(III) и хлорида железа(II) равно по 2х моль.
Масса образовавшегося хлорида меди(II) равна 134х г, а масса
оставшегося трихлорида железа:
23 – 325х г.
По условию задачи:

23 – 325х = 134х.

Отсюда х =
0,05 моль.
Масса пластинки после реакции равна:

18,2 – 64•0,05 = 15 г.

А-9. Составим
в общем виде уравнения реакций, протекающих в растворах разных солей, и
рассмотрим два способа решения:

где А –
двухвалентный анион.

1-й
способ. Пусть в
обеих реакциях участвовало по одному моль веществ, тогда их массы будут
совпадать с молярными.
Введем обозначения: х – масса неизвестного металла М, численно
равная его молярной массе М, ау – масса пластины до
реакции.
Отсюда для первой реакции:

–х + 207 = 0,19у

(в
раствор переходил неизвестный металл М, из раствора приходил свинец, изменение
массы составляет 0,19у).
Для второй реакции:

–х + 64 = –0,096у

(в
раствор переходил неизвестный металл М, из раствора приходила медь, изменение
массы составляет –0,096у, т. к. масса пластинки после опыта уменьшилась
на 9,6%).
Решая эту систему уравнений, получим: у = 500 г, х =
112 г.
Молярная масса металла M(M) = 112 г/моль. По таблице Д.И.Менделеева
находим, что искомый металл – кадмий (Сd).
2-й способ. Обозначим через m массу
пластинки, через х – массу 1 моль неизвестного металла М,
через n – количество моль каждого из металлов в наших
уравнениях реакций (т. е. меди, свинца и М). Тогда 207n – масса выделившегося
свинца; 64n – масса выделившейся меди; хn – масса
перешедшего в раствор металла М; (207n – хn) –
увеличение массы пластинки, погруженной в раствор соли свинца [см. уравнение
(1)]; (хn – 64n) – убыль массы пластинки, погруженной в
раствор соли меди [см. уравнение (2)].
Теперь мы можем составить следующие пропорции, преобразованием которых получим
систему из двух уравнений:

Решая
систему уравнений (а) и (б), находим х, т. е. массу 1 моль
неизвестного металла М, х = 112 г. Следовательно, наш металл –
кадмий.

А-10.

Zn + Cd(NO₃)₂ = Zn(NO₃)₂ +
Cd.

1-й
способ. Обозначим за х количество
вещества для цинка и кадмия, участвующих в реакции (они равны). Найдем, какое
количество вещества вступило в реакцию:

–m(Zn) + m(Сd) = m,

–65х + 112х = 0,94 г.

Отсюда х =
0,02 моль.
Тогда масса кристаллогидрата кадмия, вступившего в реакцию, будет равна
0,02•308 = 6,16 г. Масса оставшегося (непрореагировавшего) кристаллогидрата
нитрата кадмия будет равна:

15,4 – 6,16 = 9,24 г.

Масса
нитрата цинка, получившегося в результате реакции, равна:

189•0,02 = 3,78 г,

а масса
кристаллогидрата нитрата цинка равна:

3,78 + 2,16 = 5,94 г.

Массовые
доли кристаллогидратов солей в смеси равны:

[Zn(NO₃)₂•6Н₂О]
= 5,94/(5,94 + 9,24) = 0,39, или 39%,

[Cd(NO₃)₂•4Н₂О]
= 9,24/15,18 = 0,61, или 61% .

2-й
способ. Из
условия задачи следует, что в растворе было 15,4/308 = 0,05 моль
кристаллогидрата нитрата кадмия. Из уравнения реакции понятно, что растворение
1 моль цинка приводит к одновременному выделению на пластинке 1 моль кадмия.
Тогда бы изменение массы пластинки составило: 112 – 65 = 47 г. Реальное
изменение массы пластинки составило 0,94 г, т. е. можно определить количество
вещества металла, выделившегося на пластинке: 0,94/47 = 0,02 моль.
С учетом того, что количества веществ реагентов, участвующих в этой реакции,
равны, столько же – 0,02 моль – получено кристаллогидрата цинка.
Вычислим массу этого кристаллогидрата:

[M(Zn(NO₃)₂•6H₂O)] = 297
г/моль,

0,02•297 = 5,94 г.

Следовательно,
после выпаривания останется 5,94 г кристаллогидрата цинка и 0,05 – 0,02 = 0,03
моль кристаллогидрата кадмия (не вступившего в реакцию) или 0,03•308 = 9,24 г.
В процентах это составит:

[Zn(NO₃)₂•6H₂O]
= 39% и [Cd(NO₃)₂•4H₂O]
= 61%.

3-й
способ. Зная, что 112 г кадмия выделилось бы на пластинке, если бы в
реакцию вступил
1 моль цинка (за х обозначим массу выделившегося на пластинке
кадмия), запишем:

х = 0,94•112/47 = 2,24 г.

Из
формулы кристаллогидрата четырехводного нитрата кадмия мы можем установить,
какая масса кристаллогидрата (х₁) содержит 2,24 г кадмия:

х₁ =
2,24•308/112 = 6,16 г.

Затем
вычислим массу цинка (х₂), который растворился при выделении
на пластинке 2,24 г кадмия:

х₂ =
2,24•65/112 = 1,3 г.

Узнаем
теперь, какая масса кристаллогидрата шестиводного нитрата цинка (х₃)
могла образоваться из 1,3 г растворившегося цинка:

х₃ =
1,3•297/65 = 5,94 г.

Следовательно,
в остатке после выпаривания будет находиться 5,94 г кристаллогидрата нитрата
цинка и 15,4 – 6,16 = 9,24 г кристаллогидрата кадмия, что составит в процентах:

[Zn(NO₃)₂•6H₂O]
= 39% и [Cd(NO₃)₂•4H₂O]
= 61%.

А-11. Уравнения
происходивших реакций запишем в общем виде:

Анализ
условия показывает, что в обоих случаях осадки – это смеси непрореагировавшего
цинка и неизвестного металла (1-й стакан), а также непрореагировавшего магния и
неизвестного металла
(2-й стакан).
Если бы в реакции вступило строго по 1 моль реагентов (цинка и магния), то
разность масс полученных осадков составила бы: 65 – 24 = 41 г. В нашем же
случае реальная разность составила 0,123 г. По этим данным вычислим количество
вещества для прореагировавших цинка и магния:

n = 0,123/41 = 0,003 моль.

В
соответствии с уравнениями (1) и (2) неизвестного металла выделяется вдвое
большее количество, т. е. 0,006 моль. При этом масса этих 0,006 моль составляет
0,648 г (ведь цинк и магний полностью реагируют с разбавленной серной кислотой,
находящейся в избытке). Тогда можно вычислить молярную массу неизвестного
металла:

М(М) = 0,648/0,006 = 108 г/моль.

Этот
металл – серебро. Следовательно, в стаканах находился нитрат серебра.
Используя уравнение (1), запишем:

х = 340•0,648/216 = 1,02 г.

Поскольку
в стаканах содержалось по 100 г раствора, то эта цифра одновременно показывает
процентную концентрацию нитрата серебра в каждом стакане:

(AgNO₃)=
1,02%.

А-12.

1-й
способ.

n(CuSO₄) = 3,2/160 =0,02 моль,

n(СdSO₄) = 6,24/208 = 0,03 моль.

В
первой реакции изменение массы равно:

m =
–m(Zn) + m(Сu) = –0,02•65 + 0,02•64 = –0,02 г.

Во
второй реакции изменение массы равно:

m =
–m(Zn) + m(Сd) =–0,03•65 + 0,03•112 = 1,41 г.

Прирост
массы равен:

1,41 – 0,02 = 1,39 г.

2-й
способ. В
условии задачи сказано, что в растворе содержалось 3,2 г сульфата меди и 6,24 г
сульфата кадмия, что позволяет вычислить, сколько чистой меди и кадмия
содержится в указанных массах веществ:

m(Cu) = 3,2•64/160 = 1,28 г,

m(Cd) = 6,24•112/208 = 3,36 г.

Из
уравнения (1) можно вычислить массу цинка (х₁), реально
переходящего в раствор во время первой реакции:

х₁ =
1,28•65/64 = 1,3 г.

Аналогично
из уравнения (2) можно вычислить массу цинка (х₂), перешедшего
в раствор во время второй реакции:

х₂ =
3,36•65/112 = 1,95 г.

Теперь
можно вычислить суммарное изменение массы цинковой пластинки. После того как
произошли обе реакции в растворе, на пластинке осело 1,28 г меди (после первой
реакции) и 3,36 г кадмия (после второй реакции), т. е. 4,64 г металлов. При
этом одновременно в раствор перешло
1,3 г цинка (после первой реакции), а затем 1,95 г цинка (после второй
реакции), т. е. всего 3,25 г цинка. Изменение массы пластинки составило:

4,64 – 3,25 = 1,39 г.

А-13. Масса
пластинки стала 18,72 г.

7 правил к решению задач на «пластинки»

1.Пластинка, как правило, в избытке, но это необходимо проверять.

2. Если в тексте задачи сказано, что пластинку вынули после окончания всех реакций,- это означает ,что соль прореагировала полностью.

3. Если в тексте задачи сказано, что пластинку вынули через некоторое время, — это означает, что и соль и пластинка прореагировали неполностью.

4.Как правило, более активный металл вытесняет менее активный металл из раствора соли. НО:

А) 2FeCI3+  Cu→ CuCI2+ 2FeCI2

Б) FeCI2+  Cu≠

В) 2 FeCI3+  Fe→ 3FeCI2  (и т.п.)

5)  mпл.2 = mпл.1 – m(Me1 )прорегир. + m(Me2 )получилась

mр-ра2 = mр-ра1 + mпл.1  -mпл.2

mр-ра2 = mр-ра1 + m(Me.1)прореагир. — m (Me.2)получилась

6)ώ (в-ва)=m(в-ва)/ m(р-ра) →

если вещества находятся в одном и том же растворе,

то при равенстве  их массовых долей равны и их массы.

7)Слово «пластинка» не обязательно будет присутствовать в условии задачи. Вместо него могут быть слова «гвоздь», «проволока», «стружки», «порошок» и тому подобное.

ЗАДАЧИ НА ПЛАСТИНКУ.

1.Железную пластинку массой 5 г погрузили в 50 мл 15%-го (по массе) раствора сульфата меди(II) ( = 1,12 г/мл). После того как пластинку вынули, ее масса оказалась равной 5,16 г. Какова концентрация сульфата меди(II) в оставшемся растворе (9,3%).

2. Медную пластинку массой 16 г погрузили в 100 г раствора трихлорида железа с массовой долей 16,3% и вынули в тот момент, когда массовая доля трихлорида железа стала равной массовой доле образовавшейся в растворе соли меди. Определите массу пластинки после окончания реакции   (13,733).

3. В раствор, содержащий 4 г сульфата меди(II), погрузили кадмиевую пластинку. После полного вытеснения меди масса пластинки уменьшилась на 30%. Определите массу погруженной в раствор пластинки ( 4г).

4. Цинковая пластинка массой 5 г погружена в раствор сульфата меди(II). После окончания реакции промытая и высушенная пластинка имела массу 4,96 г. Объясните изменение массы пластинки и определите массу сульфата меди(II), находившегося в растворе до начала
реакции (3,35)

5.Железную пластинку массой 6,35 г поместили в 200 г 20%-го (по массе) раствора сульфата меди(II). Через некоторое время масса пластинки увеличилась до 7,1 г. Определите массовую долю сульфата меди(II) и сульфата железа(II) в полученном растворе в процентах (по массе) (12,55; 7,15) .

6. Медный стержень массой 70,4 г выдержали в растворе нитрата серебра, после этого его масса стала 85,6 г. Затем стержень растворили в 400 мл 64%-го раствора азотной кислоты ( = 1,4 г/см3). Рассчитайте, как изменится массовая доля азотной кислоты в растворе, если она восстанавливается до диоксида азота (14,9).

7. Железную пластинку массой 100 г погрузили в 250 г раствора сульфата меди(II) с массовой долей 20%. Через некоторое время пластинку вынули из раствора, промыли, высушили и взвесили. Ее масса оказалась равной 102 г. Определите массовые доли (%) веществ, содержащихся в растворе после удаления из него металлической пластинки [4%;15,3%].

8.К раствору нитрата ртути(I) массой 263 г с массовой долей соли 20% добавили цинковые опилки. Через некоторое время массовая доля нитрата ртути(I) в оставшемся растворе составляла уже 6%. Рассчитайте массу выделившейся ртути [29,2г].

9.Для того чтобы посеребрить медное изделие массой 10 г, его поместили в стакан, содержащий 250 г 4%-го раствора нитрата серебра. Когда изделие вынули, то оказалось, что содержание нитрата серебра в растворе уменьшилось на 16,9%. Определите массу посеребренного изделия [10,76г].

10.В 250 г воды растворили 70 г медного купороса. В полученный раствор погрузили железную пластинку массой 10 г. Через некоторое время промытая и высушенная пластинка имела массу
11,4 г. Определите массовые доли веществ в получившемся растворе [5,27%;8,35%].

11. Цинковую пластинку массой 25 г поместили в раствор, полученый при растворении медного купороса в 130 мл воды. После того, как вся медь выделилась на пластинке, масса пластинки составила 24,83 г. Вычислите массу взятого медного купороса и массовую долю сульфата меди в исходном растворе. (42,5г;15,77%)

12. .Магниевую пластинку внесли в 150 г 17,1%-го раствора сульфата алюминия и выдерживали, пока ее масса не изменилась на 0,45 г. К раствору, полученному после удаления пластинки, прилили избыток раствора карбоната натрия. Вычислите массовые доли веществ в выпавшем при этом осадке. (55,32%,44.68%)

13. Железную пластинку массой 14 г поместили в раствор бромида меди (II) и выдерживали до тех пор, пока ее масса не стала равной 14,4 г. Затем пластинку вынули, высушили и внесли в 400 г подогретого 26%-го раствора хлорида железа (III). Вычислите массовую долю веществ в полученном растворе.(21,45%;1,63%,5,49%)

14. Алюминиевую пластинку массой 18,36 г поместили в раствор нитрата цинка и выдерживали, пока ее масса не увеличилась на 5,64 г. Пластинку вынули, высушили и полностью растворили в 280 г раствора гидроксида натрия. Вычислите массовые доли солей в полученном растворе. (23,45%;7,11%)

15. Медный купорос массой 30 г растворили в воде. К образовавшемуся раствору сначала прилили 48 г 15%-го раствора гидроксида натрия, а затем в него погрузили цинковую пластинку массой 8,45 г и выдерживали до тех пор, пока ее масса не перестала изменяться. После этого пластинку вынули и прокалили в токе кислорода. Определите массовые доли веществ в смеси, полученной после прокаливания.(77,14%;22,86%)

16. Пластинку из магния массой 14,4 г поместили в 8%-ный раствор хлорида марганца объемом 145,83 мл и плотностью 1,08 г/мл. После окончания реакции пластинку вынули и просушили. Вычислите массу 15%-го раствора соляной кислоты, которая потребуется для полного растворения полученной пластинки. (292г)

Спрятать решение

Спрятать критерии

Сегодня у нас урок по химии 59 – Задачи на пластинки. Как изучить? Полезные советы и рекомендации – повторите предыдущие уроки химии, особенно урок химии 10.

1. В 50 мл. 0,5 м. раствора CuSO₄ опущена железная пластинка массой 5 гр. Определить массу пластинки после реакции.

Решение.

Чтобы решить эту и последующие задачи, надо вспомнить ряд активности металлов (урок химии 10). Здесь же вспомним, что в этом ряду металлы располагаются по убывающей активности, чем левее он расположен, тем более он активен. В этом ряду каждый предыдущий металл вытесняет из соединений все последующие металлы:

Li, Rb, K, Ba, Sr, Ca, Na, Mg, Al, Mn, Zn, Cr, Fe, Cd, Co, Ni, Sn, Pb, H, Bi, Cu, Hg, Ag, Pd, Pt, Au.

Железо как более активный металл будет переходить в раствор, а медь как менее активный, будет откладываться на поверхности железной пластинки:

CuSO₄ + Fe = FeSO₄ + Cu

Найдем избыток-недостаток.

n(CuSO₄) = n(Cu) = 0,5 ⃰ 50/1000 = 0,025 моль.

n(Fe) = 5/56 = 0,089 моль.

Значит, в реакцию вступает 0,025 моль железа и выделяется 0,025 моль меди

Грамм-атомная масса Fe – 56 г., Сu 64 г. По недостатку расчитаем массы растворяющегося железа и выделяющейся меди.

m(Fe) = 0,025 ⃰ 56 = 1,4 г.

m(Cu) = 0,025 ⃰ 64 = 1,6 г.

Масса железной пластинки в конце реакции будет:

5 – 1,4 + 1,6 = 5,2 г.

Ответ: 5,2.

1. В растворCuSO₄ опущена цинковая пластинка массой 10 гр. После окончания реакции промытая и высушенная пластинка весит 9,9 гр. Сколько гр. ZnSO₄ образовалось?

Решение.

Цинк как более активный металл будет переходить в раствор, а медь как менее активный, будет откладываться на поверхности цинковой пластинки:

CuSO₄ + Zn = ZnSO₄ + Cu

Из уравнения реакции видно, что при растворении 1 г/моля атомов цинка (65 г.) выделяется 1 г/моль атомов меди (64 г.), т.е. масса уменьшается на 1 г. При этом образуется 1 г/моль ZnSO₄ (161 г.). Таким образом, при образовании 161 г. ZnSO₄, масса пластинки уменьшится на 1 г. По условию задачи, уменьшение массы цинковой пластинки составляет 10 – 9,9 = 0,1 г. Отсюда можно составить пропорцию:

При образовании 161 г. ZnSO₄ масса пластинки уменьшается на 1 г.

При образовании Х г. ZnSO₄ масса пластинки уменьшается на 0,1 г.

Х = 161,4 ⃰ 0,1/1 = 16,1 г.

Ответ: 16,1.

1. В растворнитрата серебра погрузили медную пластинку массой 80 гр. После полного вытеснения серебра массапластинки увеличилась на 7,6 %. Сколько гр. нитрата серебра содержалось в растворе? (ответ 6,08 гр.)

Решение.

Медь как более активный металл будет вытеснять серебро из раствора на поверхности медной пластинки:

Cu + 2AgNO₃ = Cu(NO₃)₂ + 2Ag

Из уравнения реакции видно, что при растворении 1 г/моля атомов меди (64 г.) выделяется 2 г/моль атомов серебра (216 г.) т.е. масса должна увеличиться на 216 — 64 = 152 г. При этом в реакцию вступают 2 г/моль AgNO₃ (340 г.). Таким образом, при вступлении в реакцию 340 г. AgNO₃, масса пластинки увеличится на 152 г. По условию задачи, увеличение массы медной пластинки составляет 7,6 %.

Это составляет: 80 ⃰ 7,6/100 = 6,08 г.

Отсюда можно составить пропорцию:

340 г. AgNO₃ увеличивают массу пластинки на 152 г.

Х г. AgNO₃ увеличивают массу пластинки на 6,08 г.

Х = 6,08 ⃰ 340/152 = 13,6 г.

Ответ: 13,6.

1. При нагревании 4,2 гр. смеси Fe, FeO и Fe₂O₃ с водородом образовалось 3,08 гр. Fe. Если то же количество смеси обработать избытком раствора сульфата меди (II), то массасмеси увеличивается до 4,24 гр. Сколько гр. Fe₂O₃, в исходной смеси? (ответ 3,2 гр.)

Решение.

С водородом реагируют оксиды железа:

Fe₂O₃ + 3Н₂ = 2Fe + 3Н₂O

FeO + Н₂ = Fe + Н₂O

С избытком раствора сульфата меди (II) реагирует железо:

CuSO₄ + Fe = FeSO₄ + Cu

Раз масса смеси с 4,2 г. увеличилась до 4,24 г., можем по приращению массы вычислить массу железа в исходной смеси:

4,24 – 4,2 = 0,04 г. – приращение массы.

Грамм-атомная масса Fe – 56 г., Сu 64 г., разность масс составляет 8 г.

56 г. Fe увеличивают массу смеси на 8 г.

Х г. Fe увеличивают массу смеси на 0,04 г.

Х = 0,04 ⃰ 56/8 = 0,28 г. – масса Fe в исходной смеси.

Тогда масса Fe₂O₃ и FeO будет:

m(Fe₂O₃ и FeO) = 4,2 – 0,28 = 3,92 г.

Масса железа, которая образовалась из оксидов железа будет:

3,08 – 0,28 = 2,8 г.

Нам осталось решить задачу на смеси. Для этого обзначим массу Fe₂O₃ в смеси через «х», а массу FeO «3,92 – х». Массу железа, образовавшуюся из Fe₂O₃ обозначим через «а», а массу железа, образовавшуюся из FeO обозначим через «б».

М(Fe₂O₃) = 160 г/моль; М(FeO) = 72 г/моль.

х                        а

Fe₂O₃ + 3Н₂ = 2Fe + 3Н₂O

160                  112

(3,92 – х)    б

FeO + Н₂ = Fe + Н₂O

72               56

а + б = 2,8

а = 112х/160

б = (3,92 – х) ⃰ 56/72

112х/160 + (3,92 – х) ⃰ 56/72 = 2,8

Решив уравнение находим, что х = 3,2.

Ответ: 3,2.

1. В 67,3 мл. раствора нитрата серебра плотностью 1,2 г/мл опустили медную пластинку массой 10 гр. Найти процентное содержание (по массе) нитрата серебра в растворе после того как масса пластинки увеличилась на 7,6 %. Известно, так же, что в реакцию при этом вступило 20 % нитрата серебра.

Решение.

Медь как более активный металл будет вытеснять серебро из раствора на поверхности медной пластинки:

Cu + 2AgNO₃ = Cu(NO₃)₂ + 2Ag

Из уравнения реакции видно, что при растворении 1 г/моля атомов меди (64 г.) выделяется 2 г/моль атомов серебра (216 г.) т.е. масса должна увеличиться на 216 — 64 = 152 г. При этом в реакцию вступают 2 г/моль AgNO₃ (340 г.). Таким образом, при вступлении в реакцию 340 г. AgNO₃, масса пластинки увеличится на 152 г. По условию задачи, увеличение массы медной пластинки составляет 7,6 %.

Это составляет: 10 ⃰ 7,6/100 = 0,76 г.

Отсюда можно составить пропорцию:

Вступление в реакцию 340 г. AgNO₃ увеличивает массу пластинки на 152 г.

Вступление в реакцию Х г. AgNO₃ увеличивают массу пластинки на 0,76 г.

Х = 0,76 ⃰ 340/152 = 1,7 г. – вступило в реакцию.

n(AgNO₃) = 1,7/170 = 0,01 моль.

n(Cu(NO₃)₂) = 0,01/2 = 0,005 моль.

m(Cu(NO₃)₂) = 0,005  ⃰ 188 = 0,94 г.

Масса исходного раствора AgNO₃:

m(р-ра) = 67,3 ⃰ 1,2 = 80,76 г.

Если в реакцию вступили 1,7 г. AgNO₃, и это составляет по условию задачи 20%, то оставшися в растворе 80%, составят:

m(AgNO₃) = 1,7 ⃰ 80/20 = 6,8 г.

Новая масса раствора:

m(р-ра) = 80,76 – 1,7 + 0,94 = 80 г.

ω(р-ра) = 6,8 ⃰ 100/80 = 8,5 %.

Ответ: 8,5.

1. В раствор содержащий 3,2 г. безводного сульфата меди и 6,24 гр. безводного сульфата кадмия, погрузили цинковую пластинку. Определить на сколько увеличится масса пластинки, если полностью вытеснить медь и кадмий.

Решение.

CuSO₄ + Zn = ZnSO₄ + Cu

CdSO₄ + Zn = ZnSO₄ + Cd

А(Cu) = 64 г/атом.

М(CuSO₄) = 160 г/моль.

А(Cd) = 112 г/атом.

М(CdSO₄) = 208 г/моль.

А(Zn) = 65 г/атом.

Из уравнений реакции видно, что при растворении 1 г/моля атомов цинка (65) выделяется 1 г/моль атомов меди (64 г.), т.е. масса уменьшается на 1 г. Образование 1 моля атомов кадмия сопровождается увеличением массы пластинки на 112 – 65 = 47 г.  Отсюда можно составить пропорции:

Вступление в реакцию 160 г. CuSO₄ уменьшает массу пластинки на 1 г.

Вступление в реакцию 3,2 г. CuSO₄ уменьшает массу пластинки на Х г.

Х = 3,2 ⃰ 1/160 = 0,02 г.

Вступление в реакцию 208 г. CdSO₄ увеличивает массу пластинки на 47 г.

Вступление в реакцию 6,24 г. CdSO₄ увеличивает массу пластинки на Х г.

Х = 6,24 ⃰ 47/208 = 1,41 г.

Масса цинковой пластинки увеличится 1,41 – 0,02 = 1,39 г.

Ответ: 1,39.

1. Железную сетку массой 10 гр. опустили в 200 г. 20 %-го раствора сульфата меди. Когда реакция прошла на 10 %, сетку вынули промыли водой и высушили. Определить массу сетки после реакции и концентрацию оставшегося раствора медного купороса.
   (ответ:10,2 гр. и 18,7 % ).

Решение.

CuSO₄ + Fe = FeSO₄ + Cu

m(CuSO₄) = 20 ⃰ 200/100 = 40 г. – в исходном растворе.

m(CuSO₄) = 40 ⃰ 10/100 = 4 г. – вступило в реакцию.

m(CuSO₄) = 40 – 4 = 36 г. – осталось в растворе.

М(CuSO₄) = 160 г/моль.

А(Cu) = 64 г/атом.

А(Fe) = 56 г/атом.

n(CuSO₄) = n(Cu) = n(Fe) = 4/160 = 0,025 моль.

m(Cu) = 64 ⃰ 0,025 = 1,6 г. – выделилось из раствора.

m(Fe) = 56 ⃰ 0,025 = 1,4 г. – перешел в раствор.

m(пластинки) = 10 – 1,4 + 1,6 = 10,2 г.

М(CuSO₄∙5Н₂О) = 250 г/моль.

n(CuSO₄) = n(CuSO₄∙5Н₂О) = 36/160 = 0,225 моль.

m(CuSO₄∙5Н₂О) = 0,225 ⃰ 250 = 56,25 г.

m(р-ра) = 200 – 0,2 = 199,8 г. – конечного раствора.

ω(р-ра) = 56,25 ⃰ 100/199,8 = 28,15 %.

Ответ: 10,2; 28,15.

8. Железная пластинка массой 100 гр. погружена в раствор медного купороса. Покрытую медью пластинку промыли, высушили и снова взвесили. Вес ее оказался 101,3 гр. Сколько меди отложилось на пластинке? (ответ : 10,4 гр.)

Решение.

CuSO₄ + Fe = FeSO₄ + Cu

Решим задачу наиболее легким путем.

А(Cu) = 64 г/атом.

А(Fe) = 56 г/атом.

Видно, что переход в раствор 56 г. железа в раствор сопровождается выделением из раствора 64 г. меди. При этом приращение массы пластинки составляет 8 г. По условию задачи, приращение массы пластинки составляет: 101,3 – 100 = 1,3 г.

Тогда легко составить пропорцию:

При отложении 64 г. Cu масса пластинки увеличивается на 8 г.

При отложении Х г. Cu масса пластинки увеличивается на 1,3 г.

Х = 64 ⃰ 1,3/8 = 10,4 г.

Ответ: 10,4.

Это был у нас был урок по химии 59 – Задачи на пластинки.

Подружитесь со мной: