Дано:
Масса исходного раствора: 250 г
Масса железных опилок: 1,25 г
Содержание солей металлов в исходном растворе:
- Нитрат калия: 0,5%
- Нитрат меди: 0,94%
- Нитрат серебра: 1,021%
Найти:
1. Какие металлы и в каком количестве выделятся из раствора.
2. Ионную силу исходного раствора.
Решение с расчетом:
1. Рассчитаем количество моль каждого иона металла в исходном растворе:
n(K^+) = масса * концентрация / M(KNO3)
n(Cu^2+) = масса * концентрация / M(Cu(NO3)2)
n(Ag^+) = масса * концентрация / M(AgNO3)
Где M(KNO3), M(Cu(NO3)2), M(AgNO3) - молярные массы соответствующих солей.
n(K^+) ≈ 250 г * 0,005 / 101,1 г/моль ≈ 0,124 моль
n(Cu^2+) ≈ 250 г * 0,0094 / (63,55 + 2*14 + 6*16) г/моль ≈ 0,037 моль
n(Ag^+) ≈ 250 г * 0,01021 / (107,87 + 14,007 + 3*16) г/моль ≈ 0,026 моль
2. Определим, сколько моль железа Fe необходимо для полной обработки всех ионов металлов:
Так как каждый ион Cu^2+ требует два электрона для восстановления, а каждый ион Ag^+ требует один электрон, то общее количество моль электронов равно:
n(e-) = 2*n(Cu^2+) + n(Ag^+)
n(e-) ≈ 2*0,037 + 0,026 ≈ 0,1 моль
3. Теперь рассчитаем массу железа, которая затратится на выделение ионов металлов:
m(Fe) = n(Metal)*n(Fe)*M(Fe) = n(e-)*M(Fe)
M(Fe) = 55,845 г/моль - молярная масса железа
m(Fe) ≈ 0,1 моль * 55,845 г/моль ≈ 5,5845 г
4. Найдем ионную силу исходного раствора:
Ионная сила = ∑(z_i^2 * c_i)
Где z_i - заряд иона, c_i - его молярная концентрация.
Ионная сила = (1^2 * 0,124) + (2^2 * 0,037) + (1^2 * 0,026)
Ионная сила = 0,124 + 0,148 + 0,026
Ионная сила ≈ 0,298
Ответ:
1. Железо выделит все медь (II) и часть серебра (I).
2. Ионная сила исходного раствора составляет примерно 0,298.