Условие задачи

Цинковую пластинку массой 20 г погрузили в 340 г 2%-ного раствора нитрата серебра. Рассчитайте массу пластинки после окончания реакции.

Решение

Дисциплина: химия (стехиометрия).

Дано:
1. Цинковая пластинка массой m₍Zn₎ = 20 г.
2. Объём 2%-ного раствора нитрата серебра массой m₍раствор₎ = 340 г, в котором активное вещество – нитрат серебра AgNO₃ – составляет 2% по массе. Таким образом, масса AgNO₃ в растворе равна:

m₍AgNO₃₎ = 0,02 × 340 г = 6,8 г.

Реакция:
Цинк реагирует с нитратом серебра по уравнению
Zn + 2 AgNO₃ → Zn(NO₃)₂ + 2 Ag

Расчёт по стехиометрии:

1. Найдём количество вещества нитрата серебра.
Молярная масса AgNO₃ приблизительно равна:
M₍AgNO₃₎ = M₍Ag₎ + M₍N₎ + 3·M₍O₎ ≈ 107,87 + 14,01 + 3·16,00 = 107,87 + 14,01 + 48,00 ≈ 169,88 г/моль.
Число молей AgNO₃:
n₍AgNO₃₎ = 6,8 г / 169,88 г/моль ≈ 0,04 моль.

2. По уравнению реакции 1 моль Zn реагирует с 2 молями AgNO₃, значит для 0,04 моль AgNO₃ потребуется:
n₍Zn₎ = 0,04 моль / 2 = 0,02 моль.
Масса цинка, вступившего в реакцию:
m₍Zn, реакция₎ = 0,02 моль × 65,38 г/моль ≈ 1,3076 г.

3. Из количества AgNO₃ по стехиометрии получаем серебро:
На 2 моль AgNO₃ образуется 2 моль Ag, то есть число молей Ag, осадившегося на пластинке, равно числу молей AgNO₃, потреблённого в реакции, то есть 0,04 моль.
Молярная масса серебра M₍Ag₎ ≈ 107,87 г/моль.
Масса осадившегося Ag:
m₍Ag₎ = 0,04 моль × 107,87 г/моль ≈ 4,3148 г.

Изменение массы пластинки:
Исходно пластинка состоит из цинка массой 20 г. В реакции часть цинка (≈ 1,3076 г) переходит в раствор в виде нитрата цинка, а на остаток пластинки осаждается серебро (≈ 4,3148 г). Таким образом, масса пластинки после реакции будет равна массе не прореагировавшего цинка плюс масса осаждённого Ag:
m₍итог₎ = (20 г – 1,3076 г) + 4,3148 г ≈ 18,6924 г + 4,3148 г ≈ 23,0072 г.

Ответ: Масса пластинки после окончания реакции составляет примерно 23 г.