Для решения этой задачи начнем с определения, что происходит в процессе реакции между цинком (Zn) и сульфатом меди(II) (CuSO₄). Цинк вытесняет медь из раствора, и в результате реакции образуется медь и сульфат цинка (ZnSO₄).
Шаг 1: Запишем уравнение реакции
Уравнение реакции между цинком и сульфатом меди(II) выглядит следующим образом:
[
\text{Zn} + \text{CuSO}_4 \rightarrow \text{Cu} + \text{ZnSO}_4
]
Шаг 2: Найдем массу меди, выделившейся на пластинке
Из условия задачи нам известно, что масса цинковой пластинки уменьшилась с 10 г до 9,9 г. Это означает, что цинк потерял 0,1 г. Следовательно, 0,1 г меди выделилось на пластинке.
Шаг 3: Определим количество молей меди
Теперь нам нужно узнать, сколько молей меди было выделено. Для этого воспользуемся молярной массой меди (Cu), которая составляет примерно 63,5 г/моль.
[
\text{Количество меди (моль)} = \frac{\text{масса меди (г)}}{\text{молярная масса меди (г/моль)}}
]
[
\text{n(Cu)} = \frac{0,1 \text{ г}}{63,5 \text{ г/моль}} \approx 0,00157 \text{ моль}
]
Шаг 4: Определим количество молей сульфата меди(II)
Согласно уравнению реакции, 1 моль CuSO₄ реагирует с 1 моль Zn и выделяет 1 моль Cu. Так что количество молей сульфата меди(II), необходимое для реакции, также составляет 0,00157 моль:
[
\text{n(CuSO}_4\text{)} = 0,00157 \text{ моль}
]
Шаг 5: Найдем массу сульфата меди(II)
Теперь найдем массу сульфата меди(II). Для определения массы используем молярную массу CuSO₄:
- Молярная масса CuSO₄ = 63,5 (Cu) + 32,1 (S) + 4 × 16 (O) = 63,5 + 32,1 + 64 = 159,6 г/моль.
Теперь рассчитываем массу CuSO₄:
[
\text{маса CuSO}_4 = n(CuSO_4) \times \text{молярная масса CuSO}_4
]
[
\text{маса CuSO}_4 = 0,00157 \text{ моль} \times 159,6 \text{ г/моль} \approx 0,250 \text{ г}
]
Шаг 6: Найдем массовую долю сульфата меди(II) в исходном растворе
Теперь можно найти массовую долю сульфата меди(II) в исходном растворе. Исходная масса раствора (сульфат меди и растворитель) составляет 200 г:
[
\text{массовая доля CuSO}_4 = \frac{\text{масса CuSO}_4}{\text{масса раствора}} \times 100%
]
[
\text{массовая доля CuSO}_4 = \frac{0,250 \text{ г}}{200 \text{ г}} \times 100% \approx 0,125%
]
Ответ
Таким образом, массовая доля сульфата меди(II) в исходном растворе составляет примерно 0,125%.
