Дано:
- Начальная масса магниевой пластинки = 25 г.
- Конечная масса магниевой пластинки = 41 г.
- Масса образовавшегося раствора = 180 г.
- Массовая доля хлорида меди (II) в образовавшемся растворе = 15%.
Найти: массовую долю хлорида меди (II) в исходном растворе.
Решение:
1. Определим изменение массы магниевой пластинки:
Изменение массы = конечная масса - начальная масса = 41 г - 25 г = 16 г.
Это означает, что на пластинке осела медь, то есть масса меди, выделившейся на пластинке, составляет 16 г.
2. Теперь найдем, сколько хлорида меди (CuCl2) было в образовавшемся растворе. Рассчитаем массу CuCl2 в растворе:
м(CuCl2) = масса раствора × массовая доля = 180 г × 0,15 = 27 г.
3. Убедимся, что количество меди, осевшей на пластинке, соответствует количеству использованного хлорида меди:
По уравнению реакции:
Mg + CuCl2 → MgCl2 + Cu.
1 моль магния реагирует с 1 моль CuCl2 и выделяет 1 моль меди.
4. Найдем количество молей меди, выделившейся на пластинке:
Молярная масса Cu = 63,55 г/моль.
n(Cu) = м(Cu) / М(Cu) = 16 г / 63,55 г/моль ≈ 0,251 моль.
5. С учетом реакции, количество израсходованного хлорида меди (CuCl2), который необходимо для получения 16 г меди, будет равно:
n(CuCl2) = n(Cu) = 0,251 моль.
6. Найдем массу хлорида меди в этой реакции:
Молярная масса CuCl2 = 63,55 (Cu) + 2 × 35,45 (Cl) = 134,45 г/моль.
м(CuCl2) = n(CuCl2) × М(CuCl2) = 0,251 моль × 134,45 г/моль ≈ 33,73 г.
7. Теперь определим, сколько хлорида меди было изначально в исходном растворе. Поскольку мы знаем массу CuCl2 в растворённом состоянии, то исходная масса раствора до реакции будет:
м(CuCl2, исходное) = м(CuCl2) (в растворе) + 33,73 г (на пластинке) = 27 г + 33,73 г ≈ 60,73 г.
8. Теперь мы можем найти массовую долю хлорида меди (II) в исходном растворе, вычисляем массу исходного раствора:
м(исходного раствора) = 180 г (образовавшийся раствор) + 25 г (магний) + (м(исходного раствора) - 27 г (CuCl2 в образовавшемся растворе)).
9. Нам нужно выяснить массу какого количества исходного раствора у нас было, чтобы организовать 60,73 г CuCl2 в растворе.
Сначала подсчитаем полную массу раствора. Зная массу хлорида меди в последнем растворе, можем найти, что в действительности в первоначальном было всего:
В исходном растворе была собственная часть массы CuCl2 плюс невыпаренная вода:
м(исходного раствора) = 180 г - 27 г + 33,73 г = 186,73 г.
10. Теперь находим массовую долю хлорида меди в исходном растворе:
массовая доля CuCl2 = м(CuCl2, исходное) / м(исходного раствора + вода) × 100%
м(исходного раствора) = 186,73 г.
массовая доля CuCl2 = (60,73 г / (186,73 г)) × 100% ≈ 32,5%.
Ответ:
Массовая доля хлорида меди (II) в исходном растворе составляет примерно 32,5%.