Химия

8 класс

Две пластинки, изготовленные из одного и того же неизвестного металла, погрузили в два химических стакана, содержащих 0,1 н. растворы

$AgNO_3$ и

$CuCl_2$ . Через некоторое время пластинки вынули из растворов, промыли водой и спиртом, высушили и взвесили. Масса пластинки, погруженной в раствор ионов

$Ag^{+}$ , возросла на 2,501 г, масса другой пластинки возросла на 0,243 г. После удаления с пластинок слоя осажденного металла обнаружилось, что потеря массы пластинки, погруженной в раствор ионов

$Cu^{2+}$ , в два раза больше, чем потеря массы другой пластинки. Пластинку, изготовленную из того же неизвестного металла массой 57,30 г, нагрели на водяной бане до

$100^{\circ} C$ и опустили в калориметр, содержащий 60 г воды при температуре

$25^{\circ} C$ , при этом вода в калориметре нагрелась на

$6^{\circ} C$ . Теплоемкость калориметра равна 12,5 кал/град. Из какого металла были изготовлены пластинки?

При внесении неизвестного металла в раствор солей серебра и меди произошли реакции

$\frac{Me}{a_1} + n Ag^{+} = Me^{+n} + \frac{n Ag^0}{b_1}$ ,

$\frac{2Me}{a_2} + nCu^{2+} = Me^{+n} + \frac{nCu^0}{b_2}$ ,

$m_1 = b_1 - a_1$ (1);

$m_2 = b_2 - a_2$ (2);

$a_2 = 2a_1 \cdot n$ (3),

где

$a_1$ и

$a_2$ - количество металла, перешедшее в раствор,

$b_1$ - количество серебра, выделившееся на пластинке,

$b_2$ - количество меди, выделившееся на пластинке,

$Me, Ag, Cu$ - атомные массы элементов. На основании приведенных уравнений реакций

$\frac{Me}{a_1} = \frac{nAg}{b_1}$ и

$\frac{Me}{a_2} = \frac{nCu}{b_2}$ . (4)

Обозначим химический эквивалент металла через

$Э = Me : n$ . (5) Если преобразовать уравнения (4) и (1-2) с учетом выражения (5), то

$\frac{Э}{a_1} = \frac{Ag}{a_1 + m_1}, \frac{Э}{a_2} = \frac { \frac{1}{2} Cu}{a_2 + m_2}, a_2 = 2a_1$ .

При решении этой системы получаем

$a_1 = \frac {Cu \cdot m_1 - Ag \cdot m_2}{2 Ag - Cu}$ ,

$Э = Ag \frac{a_1}{m_1 + a_1}$ .

После подстановки численных значений

$m_1 = 2,501$ г,

$m_2 = 0,243$ г,

$Cu = 63,54$ и

$Ag = 107,88$ получаем

$a_1 = 0,872$ г,

$Э = 27,89$ .

[Вычисление эквивалента проще провести с использованием величин эквивалентных масс и закона эквивалентов (

$Э_{Cu} = 31,77$ ,

$Э_{Ag} = 107,88$ , прореагировало

$n$ г-экв металла)

$\begin{cases} m_1 = n_1 (NULL,77 - Э) = 0,243 & n_1 = 0,0626, n_2 = 0,0313 \\ m_2 = n_2 (NULL,88 - Э) = 2,501 & Э = 27,89 \end{cases}$ .]

Атомная масса неизвестного металла

$A = Э \cdot B$ , где

$B$ - валентность металла - неизвестна.

Для вычисления примерной атомной массы можно воспользоваться правилом Дюлонга - Пти