1. Химическая реакция инициируется активными частицами реагентов, отличными от насыщенных молекул: радикалами, ионами, координационно ненасыщенными соединениями. Реакционная исходных веществ определяется наличием в их составе этих активных частиц.
Химия выделяет три основных фактора, влияющих на химическую реакцию:
температура; катализатор (если нужен); природа реагирующих веществ.Из них важнейшим является последний. Именно природа вещества определяет его образовывать те или иные активные частицы. А стимулы лишь осуществиться этому процессу.
2. Активные частицы находятся в термодинамическом равновесии с исходными насыщенными молекулами.
3. Активные частицы взаимодействуют с исходными молекулами по цепному механизму.
4. Взаимодействие между активной частицей и молекулой реагента происходит в три стадии: ассоциации, электронной изомеризации и диссоциации.
На первой стадии протекания химической реакции - стадии ассоциации активная частица присоединяется к насыщенной молекуле другого реагента с химических связей, которые слабее, чем ковалентные. Ассоциат может быть образован с ван-дер-ваальсовой, водородной, донорно-акцепторной и динамической связи.
На второй стадии протекания химической реакции - стадии электронной изомеризации происходит важнейший процесс - преобразование сильной ковалентной связи в исходной молекуле реагента в более слабую: водородную, донорно-акцепторную, динамическую, а то и ван-дер-ваальсовую.
5. Третья стадия взаимодействия между активной частицей и молекулой реагента - диссоциация изомеризованного ассоциата с образованием конечного продукта реакции - является лимитирующей и самой медленной стадией всего процесса.
Великая «хитрость» химической природы веществИменно эта стадия определяет общие энергетические затраты на весь трехстадийный процесс протекания химической реакции. И здесь заключена великая «хитрость» химической природы веществ. Самый энергозатратный процесс - разрыв ковалентной связи в реагенте - произошел легко и изящно, практически не заметно во времени по сравнению с третьей, лимитирующей стадией реакции. В нашем примере так легко и непринужденно связь в молекуле водорода с энергией 430 кДж/моль преобразовалась в ван-дер-ваальсовую с энергией в 20 кДж/моль. И все энергозатраты реакции свелись к разрыву этой слабой ван-дер-ваальсовой связи. Вот почему энергетические затраты, необходимые для разрыва ковалентной связи химическим путем, значительно меньше затрат на термическое разрушение этой связи.
Таким образом, теория элементарных взаимодействий наделяет строгим физическим смыслом понятие «энергия активации». Это энергия, необходимая для разрыва соответствующей химической связи в ассоциате, образование которого предшествует получению конечного продукта химической реакции.
6. Не зависимо от инициирования реакции (температура, катализатор, излучение, растворитель и т.п.) в основе протекания химической реакции лежит одно и то же явление: образование химически активных частиц.
Мы еще раз подчеркиваем единство химической природы вещества. Оно может вступить в реакцию лишь в одном случае: при появлении активной частицы. А температура, катализатор и другие факторы, при всем их физическом различии, играют одинаковую роль: инициатора.
Fe молекулярная масса 55,8
У нас 40 граммов CuSO4. Процентное содержание меди равно отношению молекулярной массы меди к мол. массе сульфата меди =63,5/162,5 = 0.39 или 39%. В граммах у нас меди 0.39х40=15,6 грамма. Это вся медь.
В продуктах реакции FeSO4 и Сu
мол. масса FeSO4 = 55,8+32+4х16=151,8 мол масса Cu = 63,5
процентное содержание железа в сульфате железа равно отношению мол массы железа к мол массе сульфата железа = 55,8/151,8=0,368 или 36,8%
железа у нас всего 12 грамм по условию, значит сульфата может быть не более чем 12/0,368=32,6 грамма.
Если вес железа 12 грамм, а вес сульфата железа 32,6 грамм, значит вес SO4 в продуктах реакции 32,6-12=20,6 грамм.
Ровно столько SO4 отнимется от исходного сульфата меди и прибавится к железу.
Зная, что масса СuSO4 = 40 грамм, а масса всей меди 15,6 грамма, определим вес всего SO4, который есть в сульфате меди. 40-15,6=24,4 грамма.
Из этих 24,4 грамма на реакцию с железом израсходовалось 20,6 грамм (это мы вычислили ранее) , значит неизрасходованного кислотного остатка осталось 24,4-20,6=3,8 грамма. Число положительное означает, что железо на реакцию израсходуется всё, а вот часть сульфата меди останется в растворе (ответ на первый вопрос задачи) .
зная, что процент меди в сульфате меди = 39% определим какой процент SO4 в сульфате меди. 100%-39%=61% или 0,61.
Значит 3,8 грамма кислотного остатка это 61% всего сульфата меди, а масса всего сульфата меди, который остался 3,8/0,61=6,23 грамма.
Таким образом, зная массу оставшегося сульфата меди вычтем из неё массу кислотного остатка (непрореагировавшего) и получим массу непрореагировавшей меди 6,23-3,8 = 2,43 грамма.
Зная массу всей меди которая у нас в наличии (см. ранее) 15,6 грамма, вычтем из неё массу меди невыделившейся из сульфата меди 2,43 грамма 15,6-2,43=13,17 и получим значение массы меди которая выделилась: )
13,7 грамм.