Задача на определение качественного и количественного состава раствора (массовую долю всех растворенных в воде веществ) после реакции.

Задача 3. 

Медную пластинку известной массы поместили в стакан с 150 г 8% раствора хлорида железа (III). Через некоторое время ее вынули из раствора, промыли, просушили и снова взвесили. Ее масса изменилась на 1,27 г. Определите качественный и количественный (массовую долю всех растворенных в воде веществ) состав раствора после реакции.
Дано:
масса исходного раствора: m_{исх. р-ра} = 150 г;
массовая доля FеС1₃ в исходном растворе: (FеС1₃) = 8%;
изменение в массе пластинки:  m_пласт. = 1,27 г.
Найти:
массовую долю всех веществ в растворе после реакции.
Решение:
В условии описана реакция окисления меди ионами железа Fе⁺³, Причем следует отметить, что железо восстанавливается до степени окисления (+2), так как чистое железо стоит в ряду напряжений левее меди, и она не может восстанавливать ионы Fе⁺³ до Fе⁰.

2FеС1₃ + Сu = 2FеС1₂ + СuС1₂

Из записи реакции видно, что масса медной пластинки уменьшилась на 1,27 г за счет растворения меди. Железно на пластинку не осаждалось. Очевидно, что по окончании реакции в растворе будут находиться, по меньшей мере, две соли: FеС1₂ и СuС1₂. Их массу в конечном растворе можно легко определить по массе растворившейся меди, используя уравнение реакции. Кроме того, в растворе после окончания реакции может находиться некоторое количество исходного FеС1₃. Такое могло произойти в случае, если медную пластинку вынули из раствора еще до полного расходования FеС1₃. Для проверки возможности нахождения в конечном растворе хлорида желе(III) необходимо по массе растворившейся меди определить массу расходовавшегося FеС1₃ и сравнить с ее исходным содержанием в растворе FеС1₃.

По полученным данным легко рассчитать массовую долю каждой соли в конечном растворе.

Алгоритм решения задачи можно представить в виде схемы:

По массе растворившейся меди определяем массу образовавшихся солей: FеС1₂ и СuС1₂, а также массу расходовавшегося FеС1₃:

Составляем пропорции:

27 г Сu дают х г FеС1₂ (по условию)
5 г Сu дают 253,6 г FеС1₂ (по уравнению)

1,2 7 г Сu дают у г СuС1₂ (по условию)
63,5 г Сu дают 134,5 г СuС1₂ (по уравнению)

1,27 г Сu взаимодействуют с 2 г FеС1₃ (по условию)
63,5 г Сu взаимодействуют с 324,6 г FеС1₃ (по уравнению)

2. Определяем массу FеС1₃, которая исходно содержалась в растворе:

3. Масса FеС1_3исх. больше, чем масса расходовавшегося хлорида железа (III), следовательно, его часть осталась в конечном растворе. 

m(FеС1₃)_{осталось} = m(FеС1₃)_исх. – m(FеС1₃)_расх. = 12 – 6,49 = 5,51 г.

4. Определим массовую долю каждой соли в конечном растворе.

Масса конечного раствора складывается из массы исходного раствора и массы растворившейся с пластинки меди:

Ответ: в конечном растворе содержится три соли: (FеС1₂) =  3,35% ;  (СuС1₂) = 1,78% ; (FеС1₃) = 3,64%.