Увеличение массы железной пластинки при погружении в раствор сульфата меди ( , медный купорос) объясняется протеканием химической реакции замещения. Этот процесс обусловлен разницей в химической активности металлов. Химическая суть процесса Железо ( ) находится в электрохимическом ряду напряжений левее меди ( ), что означает, что оно является более активным металлом. При контакте пластинки с раствором происходит окислительно-восстановительная реакция: атомы железа переходят в раствор в виде ионов, а ионы меди из раствора восстанавливаются до металлического состояния и осаждаются на поверхности пластинки. Уравнение реакции в молекулярном виде: Полное ионное уравнение: Сокращенное ионное уравнение: Причина изменения массы Изменение массы пластинки зависит от соотношения молярных масс замещающих друг друга металлов. Согласно уравнению реакции, на каждый 1 моль растворившегося железа приходится 1 моль осажденной меди. Сравним молярные массы этих элементов:
- Молярная масса железа ( ) г/моль. Молярная масса меди ( ) г/моль.
Расчет изменения Разница масс составляет: Поскольку медь «тяжелее» железа, каждый раз, когда один атом железа покидает пластинку и заменяется одним атомом меди, общая масса пластинки увеличивается. Визуальные признаки реакции Помимо изменения массы, в ходе эксперимента можно наблюдать следующие явления:
- Изменение цвета пластинки: на поверхности железа появляется налет характерного кирпично-красного (розового) цвета — это слой чистой меди.
- Изменение цвета раствора: исходный ярко-голубой цвет сульфата меди постепенно бледнеет или приобретает зеленоватый оттенок из-за образования сульфата железа (II) ( ).
Я могу составить для вас расчетную задачу на основе этой реакции, если вы хотите закрепить материал на конкретных цифрах.