Răspuns:
Rezolvarea propusă pentru cerințele problemei
Indicație
Avem o reacție de substituție a Cu din CuSO₄ soluție de către Fe, un metal mai reactiv, situat în fata Cu, în seria activității metalelor.
O cantitate x(g), de Fe, din plăcuta de 25 g de Fe, reacționează stoechiometric cu CuSO₄ dizolvat în soluție și produce o cantitate y ( g) de Cu, care se va depune pe plăcuță, producând creșterea ei cu 2 g:
m plăcută finală = m plăcuță inițială + 2 g=
=m plăcută inițială -x (g) Fe solubilizat + y(g) Cu depus
Fe(s) + CuSO₄(aq)→ Cu(s)↓ + FeSO₄(aq)
Calcule
a) masa de Cu depus=? g
- calculăm x (g) Fe substituit de y(g) Cu din CuSO₄ dizolvat în soluție
m plăcută finală= 25 g plăcuta inițială +2 g(fiindcă masa a crescut cu 2 g). Găsim relațiile matematice dintre x și y.
***
Masa plăcuței finale este formată, din masa rămasă după reacția celor x (g), de Fe și din masa de y ( g), Cu depus.
Deci: m plăcuta finală= 25-x(g) Fe reacționat+ y(g) Cu depus=27 g
Rezultă: 27=25+y-x, 27-25=y-x,
Relația matematică 1:
2= y-x
Relația matematică dintre x și y este în calculul stoechiometric:
Mase atomice, A: Fe=56, Cu=64
x,g, Fe........................y, g, Cu
Fe + CuSO₄ → Cu ↓ + FeSO₄
56 g/mol................64g/mol
y Cu= 64x/56
Relația matematică 2
y = 8x/7
Înlocuim pe y cu 8x/7, în relația matematică 1 și rezolvăm:
2=y-x=(8x/7 ) - x
14=8x-7x=x
x=14 g de Fe solubilizat din plăcuța inițială de 25 g.
y= 8x/7=8.14/7=16 g de Cu depus, pe plăcută.
R: 16 g de Cu depus
b) cantitatea de Fe trecută în soluție, solubilizat din plăcută
- Este x, g, de la pct. a și este egal cu 14 g
R: 14 g de Fe solubilizat din plăcută
c) concentrația soluției finale: se referă la concentrația procentuală de FeSO₄ și vom verifica, dacă CuSO₄ dizolvat în soluție se consumă total
- calculăm masa de FeSO₄ format de 14 g de Fe solubilizat din plăcută, cu o regulă de trei simplă:
M FeSO₄=AFe+A S + 4. AO= 56+32+4.16=152 g /mol FeSO₄
dacă în 152 g FeSO₄.....................există 56 g/mol atom Fe
atunci în z, g, FeSO₄.....................există 14 g Fe
z= 152g.14/56=38 g FeSO₄
- calculăm masa de CuSO₄, din care se depun 16 g de Cu, cu o regulă de trei simplă:
M CuSO₄=A Cu + A S +4. AO= 64+32+4.16=160 g/mol
dacă în 160 g/mol CuSO₄...............sunt 64 g/mol atom Cu
atunci în t, g, CuSO₄.......................sunt 16 g Cu
t, g, CuSO₄= 160 .16g/64=40 g CuSO₄
40 g CuSO₄ reprezintă masa de CuSO₄, care se consumă în reacția cu 14 g de Fe
- calculăm masa de CuSO₄ dizolvat în soluție:
md CuSO₄ = ms . C%/100= 200 g.20%/100%=40 g
Rezultă, potrivit calculului de mai sus, că 40 g de CuSO₄ dizolvat în 200 g soluție CuSO₄20% se consumă total în reacția cu 14 g de Fe.
Deci, soluția finală conține: apa de dizolvare și 38 g de FeSO₄:
- calculăm concentrația procentuală a soluției finale în FeSO₄.
C% FeSO₄= md FeSO₄ .100%/ ms f
msf = m apă + m FeSO₄
m apă =m apă din 200 g soluție CuSO₄ 20%= ms-md CuSO₄
m apă= 200 -40=160 g
msf= 160g apă + 38 g FeSO₄=198 g
C% FeSO₄= 38 g .100% / 198 g=19,19(19)%
R: 19,19% FeSO₄
Explicație:
