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.
Запишем уравнения реакций:
Образовавшийся цинк будет реагировать с соляной кислотой.
Если у нас магний был в избытке, то после реакции с сульфатом останется металлический магний. И остатки металлического магния тоже будут реагировать с кислотой.
4) Приведём необходимые вычисления:
М(ZnSO4⋅7H2O) = 287 (г/моль)
M(ZnSO4) = 161 (г/моль)
n(ZnSO4⋅7H2O)=114,8/287=0,4 (моль) количество безводной соли равно количеству кристаллогидрата и равно 0,4 моль
n(ZnSO4)=n(ZnSO4⋅7H2O) = 0,4 (моль)
m(ZnSO4)= 161*0,4= 64,4 г. Масса уже соли, а 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 0,5 моль Mg и 0,4 моль ZnSO4 магний в избытке, 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 0,5 - 0,4 = 0,1 моль магния останется.
5) Сейчас нам не нужно, но в будущем нам потребуется общая начальная масса раствора сульфата цинка.
6) А какое количество (моль) у нас кислоты ?
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
1 моль магния требует 2 моль кислоты
0;1 моль цинка потребуют 0,2 моль кислоты
Кислоты прореагировало n(HCl)прореагировало = 0,8+02 = 1 моль
Можно посчитать иначе
n(HCl)прореагировало= 2n(Zn)выпало + 2n(Mg)остаток = 2n(Mg)начальный = 1(моль)
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)