К раствору содержащему 40 г сульфата меди 2 прибавили 12 г железных опилок, какая масса выделится при...

При добавлении железных опилок к раствору сульфата меди(II) происходит реакция обмена, в результате которой железо вытесняет медь из раствора. Уравнение химической реакции:

CuSO4 + Fe -> FeSO4 + Cu

Молярная масса CuSO4 = 159,6 г/моль, Fe = 55,8 г/моль, поэтому для рассчета массы меди, выделившейся из раствора, нужно определить, какой из реагентов является ограничивающим. Рассмотрим реакцию:

40 г CuSO4 (1 моль CuSO4 / 159,6 г CuSO4) = 0,25 моль CuSO4 12 г Fe (1 моль Fe / 55,8 г Fe) = 0,21 моль Fe

Поскольку мольное соотношение между CuSO4 и Fe в реакции 1:1, а моль CuSO4 < моль Fe, то Fe является ограничивающим реагентом. Следовательно, вся медь из раствора будет выделилась.

Масса меди, выделившейся при реакции, равна: 0,21 моль Fe (1 моль Cu / 1 моль Fe) 63,5 г/моль Cu = 13,36 г

Таким образом, при добавлении 12 г железных опилок к раствору содержащему 40 г сульфата меди(II) выделится 13,36 г меди.

Для решения задачи нужно провести расчет на основе химической реакции между сульфатом меди (CuSO₄) и железом (Fe). Эта реакция является примером реакции замещения, при которой более активный металл (железо) вытесняет менее активный металл (медь) из раствора его соли.

Химическое уравнение реакции выглядит следующим образом:

[ \text{CuSO₄} (aq) + \text{Fe} (s) \rightarrow \text{FeSO₄} (aq) + \text{Cu} (s) ]

Теперь давайте разберем задачу по шагам.

1. Рассчитаем количество моль CuSO₄:

   Молярная масса CuSO₄: [ \text{M}_{\text{CuSO₄}} = 63.5 (\text{Cu}) + 32.1 (\text{S}) + 4 \times 16 (\text{O}) = 159.6 \, \text{г/моль} ]

   Количество моль CuSO₄: [ \text{n}_{\text{CuSO₄}} = \frac{40 \, \text{г}}{159.6 \, \text{г/моль}} \approx 0.25 \, \text{моль} ]

2. Рассчитаем необходимое количество железа для реакции:

   Из уравнения реакции видно, что 1 моль CuSO₄ реагирует с 1 моль Fe. Следовательно, нам нужно 0.25 моль Fe.

   Молярная масса Fe: [ \text{M}_{\text{Fe}} = 55.8 \, \text{г/моль} ]

   Количество железа: [ \text{m}_{\text{Fe}} = 0.25 \, \text{моль} \times 55.8 \, \text{г/моль} = 13.95 \, \text{г} ]

   У нас имеется 12 г железа, что недостаточно для полного протекания реакции с 0.25 моль CuSO₄. Поэтому железо будет лимитирующим реагентом.

3. Рассчитаем количество моль железа:

   Количество моль Fe: [ \text{n}_{\text{Fe}} = \frac{12 \, \text{г}}{55.8 \, \text{г/моль}} \approx 0.215 \, \text{моль} ]

4. Рассчитаем массу меди, которая выделится:

   Из уравнения реакции видно, что 1 моль Fe выделяет 1 моль Cu. Следовательно, 0.215 моль Fe выделит 0.215 моль Cu.

   Молярная масса Cu: [ \text{M}_{\text{Cu}} = 63.5 \, \text{г/моль} ]

   Масса меди: [ \text{m}_{\text{Cu}} = 0.215 \, \text{моль} \times 63.5 \, \text{г/моль} \approx 13.65 \, \text{г} ]

Таким образом, при добавлении 12 г железных опилок к раствору, содержащему 40 г сульфата меди, выделится примерно 13.65 г меди.

При взаимодействии сульфата меди (II) и железных опилок выделится 32 г меди.