Wskazówka:
W opisanym doświadczeniu zachodzi reakcja metalu z jonami innego metalu (Cu2+)
obecnymi w roztworze. Aby wybrać metal, który spełnia warunki zadania, trzeba sprawdzić,
który z wymienionych metali reaguje z roztworem soli miedzi(II) oraz – jeżeli reaguje –
w jakim stosunku masowym reakcja ta zachodzi. Zdolność reagowania z jonami Cu2+ ,
a dokładniej ich redukcji, mają te metale, które w szeregu napięciowym znajdują się przed
miedzią. Spośród metali wymienionych w zadaniu warunek ten spełniają glin, nikiel i ołów.
Do stwierdzenia, który z nich został użyty w opisanym doświadczeniu, potrzebne jest
określenie stosunku masowego wynikającego z równania reakcji zachodzącej w czasie
doświadczenia. Masa substancji jest równa iloczynowi liczby moli i masy molowej tej
substancji, a więc masa wydzielonej miedzi mCu = nCu · MCu , a masa roztworzonego metalu
mMe = nMe · MMe . Masy molowe miedzi, glinu, niklu i ołowiu odczytujemy z układu
okresowego pierwiastków chemicznych (wystarczy zaokrąglenie ich wartości do liczb
całkowitych): MCu = 64 g · mol–1 , MAl = 27 g · mol–1 , MNi = 59 g · mol–1 , MPb = 207 g · mol–1 .
W napisaniu równania reakcji znów pomocny będzie szereg napięciowy metali, ponieważ
podane są w nim wzory kationów metali, które w reakcji powstają: widać, że zarówno nikiel,
jak i ołów tworzą jony dwudodatnie (Ni2+ , Pb2+ ), a glin – jony trójdodatnie (Al3+ ), z czego
wynika, że reakcja jonów miedzi(II) z niklem i ołowiem przebiega według schematu:
Reakcja jonów miedzi(II) z glinem przebiega zgodnie z równaniem:
a więc
dlatego
co oznacza, że masa wydzielonej miedzi jest ok. 3,6 razy większa od masy roztworzonego
glinu. Ponieważ w czasie doświadczenia stwierdzono, że masa blaszki po wyjęciu z roztworu
była mniejsza od jej masy początkowej, oznacza to, że masa wydzielonej miedzi była
mniejsza od masy metalu, który się roztworzył, zatem na pewno nie mógł to być glin.
Pozostaje więc sprawdzenie stosunku masowego dla reakcji z niklem i ołowiem:
czyli masa roztworzonego niklu jest nieznacznie mniejsza od masy wydzielonej miedzi;
czyli masa roztworzonego ołowiu jest znacznie większa od masy wydzielonej miedzi. Metalem tym był więc ołów.