Задание №34 — Типы расчётных задач
При нагревании образца нитрата цинка часть вещества разложилась. При этом выделилось 5,6 л (в пересчёте на н.у.) смеси газов. Масса твёрдого остатка составила 64,8 г. Остаток полностью растворили в минимальном объёме 28%-ного раствора гидроксида натрия. Определите массовую долю нитрата натрия в полученном растворе.
В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи,
и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).
Проверка решения с помощью ИИ доступна авторизованным пользователям
Решение. Уравнения реакций:
2Zn(NO3)2 → (t°) 2ZnO + 4NO2↑ + O2↑
ZnO + 2NaOH + H2O → Na2[Zn(OH)4]
Zn(NO3)2 + 4NaOH → Na2[Zn(OH)4] + 2NaNO3
Разложение. n(смеси газов) = 5,6 л / 22,4 л/моль = 0,25 моль. По уравнению из 2 моль соли выходит 4 моль NO2 и 1 моль O2, то есть 5 моль газа на 2 моль соли:
n(Zn(NO3)2, разложилось) = 0,25 моль · 2/5 = 0,1 моль,
n(ZnO) = 0,1 моль, m(ZnO) = 0,1 моль · 81 г/моль = 8,1 г.
m(Zn(NO3)2, осталось) = 64,8 г − 8,1 г = 56,7 г, n = 56,7 г / 189 г/моль = 0,3 моль.
Проверка: при 0,1 моль разложившейся соли газа получается 0,2 моль NO2 + 0,05 моль O2 = 0,25 моль, что совпадает с условием.
Растворение в щёлочи. Цинк амфотерен, поэтому в избытке щёлочи и оксид, и соль переходят в тетрагидроксоцинкат. «Минимальный объём раствора» означает, что щёлочи взято ровно столько, сколько требуют уравнения:
на ZnO: n(NaOH) = 2 · 0,1 моль = 0,2 моль;
на Zn(NO3)2: n(NaOH) = 4 · 0,3 моль = 1,2 моль;
всего n(NaOH) = 1,4 моль, m(NaOH) = 1,4 моль · 40 г/моль = 56 г,
m(р-ра NaOH) = 56 г / 0,28 = 200 г.
Искомая величина. Нитрат натрия даёт только третья реакция:
n(NaNO3) = 2 · 0,3 моль = 0,6 моль, m = 0,6 моль · 85 г/моль = 51 г.
Ни осадка, ни газа на этой стадии нет, поэтому
m(р-ра) = 64,8 г + 200 г = 264,8 г.
ω(NaNO3) = 51 г / 264,8 г = 0,1926, или 19,26 %.
Ответ: ω(NaNO3) ≈ 19,26 %.
Источник: ФИПИ