Дано:
- Масса железной пластинки (Fe) = 30 г.
- Масса раствора сульфата меди (CuSO4) = 240 г.
- Массовая доля сульфата меди = 20%.
Найти: массу пластинки после реакции.
Решение:
1. Найдем массу сульфата меди (CuSO4) в растворе:
м(CuSO4) = 20% от 240 г = 0,20 × 240 г = 48 г.
2. Рассчитаем количество молей сульфата меди:
Молярная масса CuSO4 = 63,55 (Cu) + 32,07 (S) + 4 × 16 (O) = 159,62 г/моль.
n(CuSO4) = м(CuSO4) / М(CuSO4) = 48 г / 159,62 г/моль ≈ 0,300 моль.
3. Взаимодействие между железом (Fe) и сульфатом меди (CuSO4) описывается уравнением:
Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu.
Согласно уравнению, 1 моль железа реагирует с 1 моль сульфата меди. Таким образом, 0,300 моль CuSO4 требует 0,300 моль Fe.
4. Найдем массу железа, которая реагирует:
Молярная масса железа (Fe) = 55,85 г/моль.
м(Fe) реагируемого = n(CuSO4) × М(Fe) = 0,300 моль × 55,85 г/моль ≈ 16,755 г.
5. Теперь найдем измение массы железной пластинки:
Изменение массы (Fe) = начальная масса - масса реагированного железа = 30 г - 16,755 г ≈ 13,245 г.
6. Теперь найдем массу металла, которая осела на пластинке (Cu):
Согласно уравнению реакции, на пластинке оседает 1 моль меди (Cu) на 1 моль реагирующего железа (Fe).
м(Cu) = м(CuSO4) = 48 г (с учётом, что весь CuSO4 уходит в Cu).
7. Рассчитаем массу пластинки после реакции:
м(пластинки) после реакции = начальная масса + масса осевшей меди = 30 г + 48 г = 78 г.
Ответ:
Масса железной пластинки после реакции составляет 78 г.