При растворении в воде 114,8 г цинкового купороса (ZnSO4*7H2O) получили 10%-ный раствор соли. К полученному раствору добавили 12 г магния. После завершения реакции к полученной смеси прибавили 365 г 20%-ного раствора хлороводородной кислоты. Определите массовую долю кислоты в образовавшемся растворе. (Процессами гидролиза пренебречь.)
В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).
Данную задачу проверяют не автоматически, а вручную.
Ознакомьтесь с критериями оценки, правильным решением и сами себе поставьте оценку от 0 до 4 баллов.
Даже если вы ошиблись в цифровом ответе, можно получить несколько баллов за правильный ход решения.
Форма для оценки находится внизу страницы.
Критерии оценки вопроса
Содержание верного ответа и указания по оцениванию
Баллы
Ответ правильный и полный, содержит следующие элементы: • правильно записаны уравнения реакций, соответствующих условию задания; • правильно произведены вычисления, в которых используются необходимые физические величины, заданные в условии задания; • продемонстрирована логически обоснованная взаимосвязь физических величин, на основании которых проводятся расчёты; • в соответствии с условием задания определена искомая физическая величина (концентрация раствора)
4
Правильно записаны три элемента ответа
3
Правильно записаны два элемента ответа
2
Правильно записан один элемент ответа
1
Все элементы ответа записаны неверно
0
Максимальный балл
4
Подробное решение
Запишем уравнения реакций:
1)Mg+ZnSOX4=Zn↓+MgSOX4
2)Zn+2HCl=ZnClX2+HX2↑
Если у нас останется магний, то с кислотой будет реагировать еще и магний.
3)Mg+2HCl=MgClX2+HX2↑
4) Приведём необходимые вычисления:
М(ZnSO4⋅7H2O) = 287 (г/моль)
M(ZnSO4) = 161 (г/моль)
n(ZnSO4⋅7H2O)=114,8/287=0,4 (моль)
n(ZnSO4)=n(ZnSO4⋅7H2O) =0,4 (моль)
m(ZnSO4)= 161*0,4= 64,4 г. Масса соли, не кристаллогидрата в исходном растворе
M(Mg)= 24 (г/моль)
n(Mg)= 12/24=0,5 (моль)
Реакция магния с сульфатом цинка протекает имеет следующие коэффициенты 1 моль Мg реагирует с 1 моль ZnSO4
У нас 0,4 моль ZnSO4 значит прореагирует весь сульфат цинка, в реакцию вступят 0,4 моль сульфата , и 0,4 моль Mg магния. При этом образуется 0,4 моль металлического цинка Zn
Значит 0,1 моль магния останется.
5) Сейчас нам не нужно, но в будущем нам потребуется общая начальная масса раствора сульфата цинка.
ω(%)=mвсегор−раmраствв−ва⋅100%
mвсегор−ра=mраствв−ваω(%)100%
m(р−ра)(исх.)=64,4⋅10%100%=644г
6) А какое количество (моль) у нас кислоты ?
mраствв−ва=mвсегор−ра100%ω(%)
mраствв−ва=365⋅100%20%=73г.
M(HCl) = 35,5+1=36,5 (г/моль)
n(HCl) = 73/36,5= 2 моль.
7) А хватит ли нам кислоты? 1 моль цинка требует 2 моль кислоты 0;4 моль цинка потребуют 0,8 моль кислоты
Кислоты изначально было 2 моль, 1 моль прореагировало, осталось 1 моль.
n(HCl)осталось = 2 − 1 = 1 (моль)
m(HCl)осталось = m*M = 1*36,5=36,5 (г)
8) В ходе реакции масса раствора уменьшается, ведь у нас выделяется водород! 2 моля прореагировавшей кислоты дают 1 моль водорода. (Кстати, это справедливо вне зависимости от валентностей металлов и коэффициентов в реакциях с выделением водорода) 1 моль прореагировавшей кислоты - даст x моль, X=0,5 моль
m(H2)=n*M=0,5 (моль) * 2 (г/моль) = 1 (г).
9) Найдём массовую долю HCl в образовавшемся растворе:
Вычислим общую массу раствора. По закону сохранения вещества - это все вещества что сливались и добавлялись, за вычетом газов покинувших раствор. m(р-ра) = m(р-р ZnSO4) + m(Mg) + m (р-р HCl) − m(H2)
Если у нас останется магний, то с кислотой будет реагировать еще и магний.
3)Mg+2HCl=MgClX2+HX2↑
4) Приведём необходимые вычисления:
М(ZnSO4⋅7H2O) = 287 (г/моль)
M(ZnSO4) = 161 (г/моль)
n(ZnSO4⋅7H2O)=114,8/287=0,4 (моль)
n(ZnSO4)=n(ZnSO4⋅7H2O) =0,4 (моль)
m(ZnSO4)= 161*0,4= 64,4 г. Масса соли, не кристаллогидрата в исходном растворе
M(Mg)= 24 (г/моль)
n(Mg)= 12/24=0,5 (моль)
Реакция магния с сульфатом цинка протекает имеет следующие коэффициенты 1 моль Мg реагирует с 1 моль ZnSO4
У нас 0,4 моль ZnSO4 значит прореагирует весь сульфат цинка, в реакцию вступят 0,4 моль сульфата , и 0,4 моль Mg магния. При этом образуется 0,4 моль металлического цинка Zn
Значит 0,1 моль магния останется.
5) Сейчас нам не нужно, но в будущем нам потребуется общая начальная масса раствора сульфата цинка.
ω(%)=mвсегор−раmраствв−ва⋅100%
mвсегор−ра=mраствв−ваω(%)100%
m(р−ра)(исх.)=64,4⋅10%100%=644г
6) А какое количество (моль) у нас кислоты ?
mраствв−ва=mвсегор−ра100%ω(%)
mраствв−ва=365⋅100%20%=73г.
M(HCl) = 35,5+1=36,5 (г/моль)
n(HCl) = 73/36,5= 2 моль.
7) А хватит ли нам кислоты? 1 моль цинка требует 2 моль кислоты 0;4 моль цинка потребуют 0,8 моль кислоты
Кислоты изначально было 2 моль, 1 моль прореагировало, осталось 1 моль.
n(HCl)осталось = 2 − 1 = 1 (моль)
m(HCl)осталось = m*M = 1*36,5=36,5 (г)
8) В ходе реакции масса раствора уменьшается, ведь у нас выделяется водород! 2 моля прореагировавшей кислоты дают 1 моль водорода. (Кстати, это справедливо вне зависимости от валентностей металлов и коэффициентов в реакциях с выделением водорода) 1 моль прореагировавшей кислоты - даст x моль, X=0,5 моль
m(H2)=n*M=0,5 (моль) * 2 (г/моль) = 1 (г).
9) Найдём массовую долю HCl в образовавшемся растворе:
Вычислим общую массу раствора. По закону сохранения вещества - это все вещества что сливались и добавлялись, за вычетом газов покинувших раствор. m(р-ра) = m(р-р ZnSO4) + m(Mg) + m (р-р HCl) − m(H2)
m(р-ра) = 644 + 12 + 365 − 1 = 1020 (г)
ω(%HCl)=102036,5⋅100%=3,578...%≈3,58%
Сайт помог тебе решить задачу? Помоги нам - задонать!