" В РАСТВОР ПОГРУЖЕНА ПЛАСТИНКА..."

Пучки расчетных задач

Продолжение. См. № 44, 46, 48/2003;
9, 14, 21, 25-26/2004

Предваряя задания, приведем уравнения реакций некоторых рассматриваемых процессов:

Zn + CuSO₄ = Cu + ZnSO₄,

Fe + CuSO₄ = Cu + FeSO₄,

Pb + 2AgNO₃ = 2Ag + Pb(NO₃)₂,

Zn + FeSO₄ = Fe + ZnSO₄,

Zn + Pb(NO₃)₂ = Pb + Zn(NO₃)₂.

Пучок задач Е

E-1. Можно ли хранить раствор медного купороса в железном или оцинкованном ведре? Ответ объясните [1].

E-2. Свинцовую пластинку массой 25 г погрузили в раствор нитрата серебра. После окончания реакции промытая и высушенная пластинка имела массу 25,9 г. Почему изменилась масса пластинки? Какое вещество и какой массы имеется в растворе после реакции [2–5]?

E-3. В раствор железного купороса была погружена цинковая пластинка массой 30 г. По окончании реакции пластинку вынули из раствора, промыли, высушили и взвесили. Масса ее оказалась 25,5 г. Сколько граммов сульфата железа(II) было первоначально в растворе [6]?

E-4. Железную пластинку массой 18 г погрузили в раствор сульфата меди(II). Когда она покрылась медью, ее масса стала равна 20 г. Какая масса железа перешла в раствор [7]?

E-5. Образец цинка массой 60 г поместили в раствор нитрата свинца(II) массой 200 г с массовой долей соли 6,62%. Определите массу образца металла после окончания реакции, считая, что весь выделившийся металл остался на этом образце полностью [8].

E-6. Какие металлы и в какой последовательности будут выделяться из растворов в следующих случаях:
а) железная пластинка погружена в раствор, содержащий сульфаты цинка, меди(II), свинца(II), никеля;
б) медная пластинка погружена в раствор, содержащий нитраты бария, серебра, ртути(II), алюминия;
в) цинковая пластинка погружена в раствор, содержащий нитраты никеля, меди(II), ртути(II), серебра.
Напишите уравнения всех возможных реакций [1].

E-7. После выдерживания в водном растворе нитрата серебра первоначальная масса медного стержня, равная 38,4 г, увеличилась на 15,2 г. Стержень помыли водой, высушили и растворили в растворе серной кислоты ( = 1,81 г/см³) с массовой долей 93%. Определите объем кислоты, необходимый для полного растворения стержня [9–11].

E-8. В раствор нитрата ртути(II) погрузили медную пластинку массой 50 г. Через некоторое время пластинку вынули из раствора, промыли, высушили и взвесили, ее масса оказалась 51,37 г. Сколько ртути отложилось на медной пластинке [1]?

E-9. В раствор, содержащий 0,2 моль нитрата меди(II) и столько же нитрата свинца(II), поместили цинковую пластинку массой 19,5 г. Сколько каждого металла выделилось из раствора, если цинковая пластинка полностью растворилась [1]?

E-10. В раствор хлорида металла (металл I группы периодической системы Д.И.Менделеева, масса ионов металла в составе соли равна 3,2 г) погрузили железную пластинку массой 50 г. После полного выделения металла масса пластинки увеличилась на 0,8%. Определите, хлорид какого металла был взят [12].

E-11. В раствор, содержащий 2,24 г двухвалентного металла в виде сульфата, погрузили цинковую пластинку. После полного выделения металла масса пластинки увеличилась на 0,94 г. Определите эквивалент металла [3, 13].

E-12. Для омеднения стальной проволоки ее протягивают через раствор сульфата меди(II). Напишите уравнение происходящей реакции и рассчитайте, сколько 20%-го раствора СuSО₄ пошло на омеднение стальной проволоки, если в реакцию с раствором вступило 5,6 т железа [1].

E-13. Медная пластинка массой 10 г была помещена в раствор сулемы (НgCl₂). Через некоторое время ее масса изменилась на 1,37 г. Какой станет масса пластинки после нагревания, если пластинка после нагревания приобретет первоначальный внешний вид и цвет?

Решения и ответы

E-2. m(Pb(NO₃)₂) = 33,1 г.

E-3. m(FeSO₄) = 76 г.

E-4. m(Fe) = 14 г.

E-5. Масса металла равна 65,68 г.

E-7. Cu + 2AgNО₃ = Сu(NO₃)₂ + 2Аg.

Найдем количество каждого вещества и массы веществ, вступивших в реакцию:

–64n + 2n•108 = 15,2, n = 0,1 моль,

m(Сu) = 38,4 – 0,1•64 = 32 г,

m(Аg) = 0,2•108 = 21,6 г.

Уравнения реакций растворения металлов в серной кислоте:

Сu + 2Н₂SО₄ = СuSО₄ + SO₂ + 2H₂О,

2Аg + 2Н₂SО₄ = Аg₂SО₄ + SO₂+ 2H₂О,

n(Сu) = 32/64 = 0,5 моль,

n(Аg) = 21,6/108 = 0,2 моль,

n(Н₂SО₄) = 0,5•2 + 0,2 = 1,2 моль,

m(Н₂SО₄) = 1,2•98 = 117,6 г.

Найдем массу раствора:

117,6 г – 93%,

        х г – 100%.

Отсюда х = 126,45 г.

Объем раствора равен: 126,45/1,81 = 69,86 мл.

E-8. m(Hg) = 2,01 г.

E-9. Поскольку электродный потенциал меди больше электродного потенциала свинца, то в первую очередь из раствора на пластинке будет выделяться медь, а потом свинец. Уравнения происходящих процессов можно записать так:

Сu(NO₃)₂ + Zn = Zn(NO₃)₂ + Cu;    (1)

Pb(NO₃)₂ + Zn = Zn(NO₃)₂ + Pb.    (2)

По уравнению (1) вычислим количество вещества и массу цинка, реагирующего с 0,2 моль нитрата меди(II), а также массу меди, которая при этом выделится из раствора:

n(Zn) = 0,2 моль, m(Zn) = 13 г, m(Сu) = 12,8 г.

Найдем массу и количество вещества непрореагировавшего цинка:

19,5 – 13 = 6,5 г, или 0,1 моль.

В соответствии с уравнением (2) понятно, что оставшийся цинк сможет полностью прореагировать с 0,1 моль нитрата свинца. Это приведет к выделению 0,1 моль свинца на пластинке или по массе
20,7 г Рb.

E-10. Это был хлорид меди(II).

E-11. MSO₄ + Zn = ZnSO₄ + M.

1-й с п о с о б. Пусть в реакцию вступило n моль металла M cоли MSO₄ и n моль цинка. Тогда, зная изменение массы пластинки, составим и решим уравнение:

2,24 – 65n = 0,94, n = 0,02 моль.

По формуле M = m/n найдем молярную массу металла:

M(M) = 2,24/0,02 = 112 г/моль.

Это – кадмий, эквивалент кадмия равен 56.

2-й с п о с о б. Из условия задачи следует, что при замещении 2,24 г неизвестного металла в раствор переходит 1,3 г цинка (2,24 – 0,94). Поэтому можно составить следующую пропорцию:
1,3 г цинка замещает 2,24 г неизвестного металла,
а 32,5 г цинка (эквивалент цинка) замещает Э г (эквивалент) неизвестного металла.
Следовательно,

Э = 32,5•2,24/1,3 = 56 г,

этот металл – кадмий.

E-12. Потребуется 80 т раствора.

E-13. Масса пластинки будет равна 9,36 г.

ЛИТЕРАТУРА

1. Савицкий С.Н., Твердовский Н.П. Сборник задач и упражнений по неорганической химии.
М., 1981, 112 с.
2. Ефимов А.И., Карцова Л.А., Луцкая И.М. Задачи по химии. Л., 1986, 120 с.
3. Смирнова Л.М., Жуков П.А. Сборник задач по общей и неорганической химии.
8–11 классы. СПб., 2000, 126 с.
4. Суворов А.В. Задачи ленинградской городской химической олимпиады. 1981.
Л., 1981, 27 с.
5. Чуранов С.С. Химические олимпиады в школе. М., 1982, 191 с.
6. Власов Ю.Г., Корольков Д.В., Чарыков А.К., Артемьев В.И. Знания – молодежи. Химия.
Л., 1969, 157 с.
7. Слета Л.А., Холин Ю.В., Черный А.В. Конкурсные задачи по химии с решениями.
Харьков, 1998, 96 с.
8. Хомченко И.Г. Сборник задач и упражнений по химии. М., 1989, 256 с.
9. Сборник задач по химии (авторский коллектив «Дельта»). М., 1991, 48 с.
10. Сидельникова В.И. Сборник задач повышенной трудности и упражнений по химии.
Тюмень, 1994, 151 с.
11. Тюменская медицинская академия. Вступительный экзамен 2000 г. Вариант 2.
Тюмень, 2000.
12. Магдесиева Н.Н., Кузьменко Н.Е. Учись решать задачи по химии. М., 1986, 159 с.
13. Хомченко Г.П., Хомченко И.Г. Задачи по химии для поступающих в вузы. М., 1994, 302 с.

С.В.ТЕЛЕШОВ,
учитель химии,
И.Кутумов (г. Нефтеюганск)