5. В раствор с массовой долей сульфата меди 12,5% поместили пластинку из железа весом 5 г. После некоторого времени

Murzik_3242

46

Для решения этой задачи нам понадобятся следующие понятия из химии:

- моль: это единица измерения количества вещества. Обозначается символом "моль" и обозначает количество вещества, содержащегося в системе, содержащей столько же составляющих частей, сколько и в 12 г чистого углерода-12.
- молекулярная масса: это масса одного моля вещества. Обычно выражается в г/моль и может быть найдена из простого соотношения: масса вещества / количество вещества.
- массовая доля: это отношение массы определенного вещества к массе всего раствора или смеси, умноженное на 100%.

Теперь приступим к решению задачи.

Предположим, что масса получившегося раствора составляет \( m_1 \) грамма. Тогда масса сульфата меди в растворе равна 12.5% от \( m_1 \), что составляет \( 0.125m_1 \) грамма.

После того, как пластинка из железа была помещена в раствор, одна из реакций, происходящих в растворе, заключается в том, что ионы железа (Fe) реагируют с ионами меди II (Cu2+) и образуют осадок меди (Cu) и ионы железа II (Fe2+):

\[ 2Fe + 3Cu^{2+} \rightarrow 2Fe^{2+} + 3Cu \]

Поскольку количество сульфата меди в растворе уменьшилось вдвое, масса сульфата меди уменьшилась также вдвое и стала равной \( 0.125m_1 / 2 = 0.0625m_1 \).

Обозначим массу пластинки из железа как \( m_2 \) грамма. Тогда после реакции мы можем записать уравнение сохранения массы:

\[ m_1 + m_2 = 5 \]

Также мы можем записать уравнение сохранения меди:

\[ 0.0625m_1 = m_2 \]

Теперь, с помощью этих уравнений, мы можем найти массу пластинки железа \( m_2 \).

Решим систему уравнений:

\[ m_1 + m_2 = 5 \]
\[ 0.0625m_1 = m_2 \]

Из второго уравнения можно выразить \( m_1 \) через \( m_2 \):

\[ m_1 = \frac{m_2}{0.0625} \]

Подставим это значение в первое уравнение:

\[ \frac{m_2}{0.0625} + m_2 = 5 \]

\[ \frac{1}{0.0625}m_2 + m_2 = 5 \]

\[ 16m_2 + m_2 = 5 \]

\[ 17m_2 = 5 \]

\[ m_2 = \frac{5}{17} \] г

Таким образом, масса пластинки из железа составляет \( \frac{5}{17} \) грамма.

Теперь рассчитаем массовые доли веществ в полученном растворе.

Массовая доля сульфата меди в растворе определяется отношением массы сульфата меди к общей массе раствора и умножением этого значения на 100%:

\[ \text{Массовая доля сульфата меди (\%)} = \frac{\text{Масса сульфата меди}}{\text{Общая масса раствора}} \times 100\% \]

Подставим значения:

\[ \text{Массовая доля сульфата меди (\%)} = \frac{0.0625m_1}{m_1} \times 100\% \]

\[ \text{Массовая доля сульфата меди (\%)} = 6.25\% \]

Таким образом, полученный раствор содержит 6.25% сульфата меди.