При погружении пластинки алюминия в раствор нитрата цинка через некоторое время ее масса увеличилась на 3,5 г. Определить массу выделившегося цинка и полученного нитрата алюминия
Для решения данной задачи нам нужно рассмотреть, что происходит в результате реакции между алюминием (Al) и нитратом цинка (Zn(NO₃)₂).
Шаг 1: Запись уравнения реакции
Алюминий реагирует с нитратом цинка по следующему уравнению:
\[ 3 \text{Zn(NO}_3\text{)}_2 + 2 \text{Al} \rightarrow 3 \text{Zn} + 2 \text{Al(NO}_3\text{)}_3 \]
Шаг 2: Определение соотношений
Из уравнения видно, что 2 моль алюминия реагируют с 3 моль нитрата цинка. Это означает, что на каждые 2 моль алюминия выделяется 3 моль цинка и образуется 2 моль нитрата алюминия.
Шаг 3: Молярные массы
Теперь рассчитаем молярные массы:
- Молярная масса алюминия (Al) = 27 г/моль
- Молярная масса цинка (Zn) = 65,4 г/моль
- Молярная масса нитрата алюминия (Al(NO₃)₃) = 27 + (3 * 14 + 9) = 26 + 27 = 132 г/моль
Шаг 4: Определение массы выделившегося цинка
Согласно уравнению, на 2 моль алюминия выделяется 3 моль цинка. Используем следующие данные: масса алюминия, который увеличил массу пластинки составляет 3,5 г.
Вычислим, сколько моль алюминия это соответствует:
\[ n_{\text{Al}} = \frac{3,5 \text{ г}}{27 \text{ г/моль}} \approx 0,129 \text{ моль} \]
По уравнению реакции (2:3 соотношение), 0,129 моль алюминия выделит:
\[ n_{\text{Zn}} = \frac{3}{2} \cdot n_{\text{Al}} = \frac{3}{2} \cdot 0,129 \approx 0,194 \text{ моль} \]
Теперь можем найти массу выделившегося цинка:
\[ m_{\text{Zn}} = n_{\text{Zn}} \cdot 65,4 \text{ г/моль} \approx 0,194 \cdot 65,4 \approx 12,7 \text{ г} \]
Шаг 5: Определение массы нитрата алюминия
По уравнению реакции, на 2 моль алюминия образуются 2 моль нитрата алюминия. Следовательно, масса нитрата алюминия, полученного из 0,129 моль алюминия будет равна:
\[ n_{\text{Al(NO}_3\text{)}_3} = n_{\text{Al}} = 0,129 \text{ моль} \]
Масса нитрата алюминия:
\[ m_{\text{Al(NO}_3\text{)}_3} = n_{\text{Al(NO}_3\text{)}_3} \cdot 132 \text{ г/моль} \approx 0,129 \cdot 132 \approx 17,0 \text{ г} \]
Ответ:
- Масса выделившегося цинка: 12,7 г
- Масса полученного нитрата алюминия: 17,0 г
Таким образом, мы проанализировали реакцию алюминия с нитратом цинка, вычислили молекулярные массы, определили соотношения между реагентами и продуктами, и нашли искомые массы.
