Сколько стала масса пластины после её погружения в 100 г раствора, содержащего 2% CuSO4? Как изменилась концентрация

Космическая_Следопытка

13

Для решения этой задачи, мы должны сначала вычислить массу пластины после ее погружения в раствор. Затем мы сможем объяснить, как изменится концентрация сульфата меди в растворе.

Для начала, нам нужно знать массу самой пластины. Допустим, масса пластины равна \(m\) граммов. Задача говорит, что пластина была погружена в 100 граммах раствора.

Теперь, мы знаем, что раствор содержит 2% CuSO4. Значит, в 100 граммах раствора содержится 2 грамма CuSO4. Обозначим массу CuSO4 через \(m_{\text{CuSO4}}\).

После погружения пластины, электрохимический процесс будет происходить между медью в пластине и сульфатом меди в растворе. В результате этого процесса, некоторое количество CuSO4 будет превращено в медь и осаждено на пластине.

После завершения процесса, общая масса системы (пластины и раствора) останется неизменной. То есть, масса меди, осажденной на пластине, будет равна количеству CuSO4, исчезнувшему из раствора. Обозначим массу меди на пластине как \(m_{\text{Cu}}\) и массу CuSO4 в растворе после погружения пластины как \(m"_{\text{CuSO4}}\), где \(m"_{\text{CuSO4}}\) будет меньше изначальной массы CuSO4.

Из закона сохранения массы, мы можем записать уравнение:

\[m + m_{\text{CuSO4}} = m_{\text{Cu}} + m"_{\text{CuSO4}}\]

Теперь, давайте выразим \(m_{\text{Cu}}\) через известные значения. Масса меди на пластине будет равна массе пластины после погружения, так как вся осажденная медь берется с пластины. Обозначим массу пластины после погружения как \(m"\). Тогда, \(m_{\text{Cu}} = m"\).

Теперь мы можем переписать уравнение, используя новые обозначения:

\[m + m_{\text{CuSO4}} = m" + m"_{\text{CuSO4}}\]

Наша задача состоит в том, чтобы найти \(m"\) и \(m"_{\text{CuSO4}}\).

Теперь, давайте решим задачу относительно массы пластины после погружения \(m"\). Мы знаем, что раствор содержит 2 грамма CuSO4 в 100 граммах раствора. То есть:

\[\frac{m_{\text{CuSO4}}}{100\text{ г}} = \frac{2\text{ г}}{100\text{ г}} = 0.02\]

Так как осажденная медь исчезает из раствора, масса CuSO4 в растворе после погружения равна массе CuSO4 в исходном растворе минус массе меди на пластине:

\[m"_{\text{CuSO4}} = m_{\text{CuSO4}} - m_{\text{Cu}} = m_{\text{CuSO4}} - m"\]

Теперь мы можем подставить значения и выразить \(m"\):

\[0.02 = m_{\text{CuSO4}} - m" \Rightarrow m" = m_{\text{CuSO4}} - 0.02\]

Теперь мы нашли \(m"\), массу пластины после погружения.

Чтобы ответить на вопрос о изменении концентрации сульфата меди в растворе после погружения пластины, нам нужно знать исходную концентрацию сульфата меди в растворе до погружения пластины.

Если мы знаем исходную массу CuSO4 в растворе и объем раствора, то мы можем выразить исходную концентрацию через формулу:

\[C = \frac{m_{\text{CuSO4}_{\text{исх}}}}{V_{\text{раств}}}\]

Где \(C\) - исходная концентрация CuSO4 в растворе, \(m_{\text{CuSO4}_{\text{исх}}}\) - исходная масса CuSO4 в растворе, \(V_{\text{раств}}\) - объем раствора.

После погружения пластины, объем раствора остается неизменным, а масса CuSO4 уменьшается на \(m_{\text{Cu}}\) (масса меди на пластине). Таким образом, новая концентрация CuSO4 в растворе после погружения будет:

\[C" = \frac{m"_{\text{CuSO4}}}{V_{\text{раств}}}\]

Подставим значение \(m"_{\text{CuSO4}} = m_{\text{CuSO4}} - 0.02\):

\[C" = \frac{m_{\text{CuSO4}} - 0.02}{V_{\text{раств}}}\]

Таким образом, концентрация сульфата меди в растворе после погружения пластины уменьшится на 0.02 грамма моля на литр объема раствора.

Надеюсь, этот подробный ответ с объяснениями и пошаговым решением помог вам понять эту задачу. Если у вас есть еще вопросы, не стесняйтесь спрашивать.