Какой состав металлического осадка получится после реакции, если в 200 мл раствора с концентрацией нитрата свинца и нитрата серебра по 0,1 моль/л был погружен кусок железа массой 1,4 г? Определите массовые доли компонентов осадка.

Химия Колледж Реакции обмена в растворах состав металлического осадка реакция с железом нитрат свинца нитрат серебра массовые доли компонентов химия 12 класс Новый

Для решения этой задачи нам нужно рассмотреть, какие реакции происходят в растворе, когда в него помещается кусок железа. В данном случае у нас есть два реагента: нитрат свинца (Pb(NO3)2) и нитрат серебра (AgNO3).

Шаг 1: Определение количества вещества реагентов.

• Объем раствора: 200 мл = 0,2 л.
• Концентрация нитрата свинца: 0,1 моль/л.
• Количество вещества нитрата свинца (n(Pb(NO3)2)): 0,1 моль/л * 0,2 л = 0,02 моль.

• Концентрация нитрата серебра: 0,1 моль/л.
• Количество вещества нитрата серебра (n(AgNO3)): 0,1 моль/л * 0,2 л = 0,02 моль.

Шаг 2: Определение реакции с участием железа.

Железо может вытеснить серебро из нитрата серебра, а также может реагировать со свинцом. Реакции следующие:

• Fe + 2AgNO3 → 2Ag + Fe(NO3)2
• Fe + Pb(NO3)2 → Pb + Fe(NO3)2

Однако, так как железо является более активным металлом, оно сначала будет реагировать с нитратом серебра.

Шаг 3: Определение, сколько серебра будет выделено.

Из реакции видно, что на 1 моль железа выделяется 2 моль серебра. Сначала найдем количество вещества железа:

• Молярная масса железа (Fe) = 55,85 г/моль.
• Количество вещества железа (n(Fe)) = 1,4 г / 55,85 г/моль ≈ 0,025 моль.

Теперь, учитывая, что на 1 моль железа выделяется 2 моль серебра, мы можем найти, сколько серебра будет выделено:

• n(Ag) = 2 * n(Fe) = 2 * 0,025 моль = 0,05 моль.

Но у нас всего 0,02 моль нитрата серебра, поэтому максимальное количество серебра, которое может быть выделено, ограничено количеством нитрата серебра:

• n(Ag) = 0,02 моль.

Шаг 4: Определение массы осадка.

Теперь мы можем найти массу выделившегося серебра:

• Молярная масса серебра (Ag) = 107,87 г/моль.
• Масса Ag = n(Ag) * M(Ag) = 0,02 моль * 107,87 г/моль = 2,1574 г.

Шаг 5: Определение массы свинца.

Теперь рассмотрим реакцию с нитратом свинца. Железо может вытеснить свинец, но для этого необходимо, чтобы оставшееся количество железа было достаточным. Однако, так как у нас уже есть 0,02 моль свинца, он не будет выделяться, так как реакция с железом идет в меньших количествах.

Шаг 6: Определение массовых долей компонентов осадка.

• Масса осадка (Ag) = 2,1574 г.
• Масса осадка (Pb) = 0 г (так как свинец не выделяется).

Теперь найдем массовые доли:

• Массовая доля Ag = (масса Ag / масса осадка) * 100% = (2,1574 г / 2,1574 г) * 100% = 100%.
• Массовая доля Pb = (масса Pb / масса осадка) * 100% = (0 г / 2,1574 г) * 100% = 0%.

Ответ: Металлический осадок состоит только из серебра, массовая доля Ag составляет 100%, а Pb - 0%.