Цинковую пластинку массой 10 г поместили в раствор сульфата меди(II) массой 200 г. После окончания реакции вся медь выделилась на пластинке, и масса пластинки оказалась равной 9,9 г. Определите массовую долю сульфата меди(II) в исходном растворе.
Для определения массовой доли сульфата меди(II) в исходном растворе, сначала нужно понять, что произошло в ходе реакции.
Определим потерю массы цинковой пластинки. Исходная масса пластинки была 10 г, а конечная — 9,9 г. Это означает, что 10 г - 9,9 г = 0,1 г меди было осаждено на цинковой пластинке.
Запишем уравнение реакции. Реакция между цинком и сульфатом меди(II) можно представить следующим уравнением:
\[ \text{Zn} + \text{CuSO}_4 \rightarrow \text{Cu} + \text{ZnSO}_4 \]
Это уравнение показывает, что 1 моль цинка реагирует с 1 моль сульфата меди(II), образуя 1 моль меди и 1 моль сульфата цинка.
Найдем количество меди, выделившейся в реакции. Масса меди, выделившейся на пластинке, составляет 0,1 г. Теперь нужно перевести массу меди в моли.
Известная молярная масса меди (Cu) составляет примерно 63,5 г/моль.
\[ n_{\text{Cu}} = \frac{m_{\text{Cu}}}{M_{\text{Cu}}} = \frac{0,1\, \text{г}}{63,5\, \text{г/моль}} \approx 0,00157\, \text{моль} \]
Определим количество сульфата меди(II), участвовавшего в реакции. Объем сульфата меди(II) также равен количеству меди, поскольку соотношение в уравнении реакции 1:1.
Значит, количество сульфата меди(II):
\[ n_{\text{CuSO}_4} \approx 0,00157\, \text{моль} \]
Молярная масса сульфата меди(II) (CuSO4) составляет примерно 159,5 г/моль.
\[ m_{\text{CuSO}_4} = n_{\text{CuSO}_4 \cdot M_{\text{CuSO}_4} = 0,00157\, \text{моль} \cdot 159,5\, \text{г/моль} \approx 0,250 \, \text{г} \]
Теперь найдем исходную массу раствора. Исходная масса раствора сульфата меди(II) составила 200 г. Для расчета массовой доли сульфата меди(II) в растворе:
\[ \text{Массовая доля} (\%) = \left(\frac{m_{\text{CuSO}_4}}{m_{\text{раствор}}}\right) \times 100 \% \]
\[ \text{Массовая доля} (\%) = \left(\frac{0,250\, \text{г}}{200\, \text{г}}\right) \times 100 \approx 0,125\, \% \]
Таким образом, массовая доля сульфата меди(II) в исходном растворе составляет приблизительно 0,125%.
