Дано:
- масса водного раствора хлорида меди (m_solution) = 20,79 г
- массовая доля хлорида меди (w_CuCl2) = 32,80 %
- масса порошка металла (m_metal) = 6,313 г
- масса твёрдого остатка (m_residue) = 13,14 г
- массовая доля меди в остатке (w_Cu) = 72,53 %
Найти:
металл, использованный в опыте.
Решение:
1. Рассчитаем массу хлорида меди в растворе:
m_CuCl2 = w_CuCl2 * m_solution = 0,3280 * 20,79 г = 6,818 г.
2. Найдем массу меди в полученном остатке:
m_Cu_in_residue = w_Cu * m_residue = 0,7253 * 13,14 г ≈ 9,52 г.
3. Определим, сколько меди было изначально в растворе:
Масса меди в CuCl2 равна:
m_Cu_in_CuCl2 = m_CuCl2 / M_CuCl2 * M_Cu,
где
M_Cu = 63,55 г/моль (молярная масса меди),
M_CuCl2 = 63,55 + 2 * 35,45 = 134,45 г/моль (молярная масса хлорида меди).
4. Количество меди в хлориде меди:
n_CuCl2 = m_CuCl2 / M_CuCl2 = 6,818 г / 134,45 г/моль ≈ 0,0507 моль.
5. Количество меди в хлориде меди:
m_Cu_from_CuCl2 = n_CuCl2 * M_Cu = 0,0507 моль * 63,55 г/моль ≈ 3,22 г.
6. Теперь найдем, сколько меди в итоге у нас есть:
Общая масса меди = m_Cu_from_CuCl2 + m_Cu_in_residue = 3,22 г + 9,52 г = 12,74 г.
7. Вычислим разницу между общей массой меди и массой, полученной из раствора:
m_Cu_total = m_Cu_in_residue - m_Cu_from_CuCl2 = 9,52 г - 3,22 г = 6,30 г.
8. Это количество меди должно быть равно количеству металла, который реагировал с солями меди, так как он может вытеснить медь из раствора.
Теперь найдем металл, имеющий такую молекулярную массу, которая бы соответствовала этой массе меди:
Обозначим за M_metal - молярную массу металла. Тогда по закону сохранения массы:
6,313 г (масса металла) - x = 0,0507 * M_metal, где x - количество меди, полученное из металла.
9. Подобрав значение для М_metal, которое будет соответствовать реакции, возможно, это может быть цинк (Zn), который имеет малую молекулярную массу 65,38 г/моль и способен вытеснять медь из растворов солей меди.
Ответ:
Металл, использованный в эксперименте – цинк (Zn).