Задание №34 — Типы расчётных задач

Задание №34

Медный купорос (CuSO₄∙ 5H₂O) массой 100 г растворили в воде и получили раствор с массовой долей соли 20%. К этому раствору добавили 32,5 г цинка и после завершения реакции ещё 560 г 40%-ного раствора гидроксида калия. Определите массовую долю гидроксида калия в полученном растворе.

В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).

Ваше решениедо 4 баллов

Запишите решение задачи...

Проверка решения с помощью ИИ доступна авторизованным пользователям

Решение. Цинк вытесняет медь из раствора её соли, а оставшийся избыток цинка и образовавшийся сульфат цинка реагируют с концентрированным раствором щёлочи.

Уравнения реакций:
Zn + CuSO₄ → ZnSO₄ + Cu↓
Zn + 2KOH + 2H₂O → K₂[Zn(OH)₄] + H₂↑
ZnSO₄ + 4KOH (избыток) → K₂[Zn(OH)₄] + K₂SO₄

Исходный раствор. n(CuSO₄·5H₂O) = 100 г / 250 г/моль = 0,4 моль, отсюда n(CuSO₄) = 0,4 моль; m(CuSO₄) = 0,4 моль · 160 г/моль = 64 г;
m(р-ра) = 64 г / 0,20 = 320 г.

Реакция с цинком. n(Zn) = 32,5 г / 65 г/моль = 0,5 моль > 0,4 моль — цинк в избытке, сульфат меди(II) в недостатке:
прореагировало 0,4 моль Zn, n(Cu) = 0,4 моль; m(Cu) = 0,4 моль · 64 г/моль = 25,6 г (выпадает в осадок);
n(ZnSO₄) = 0,4 моль; n(Zn ост.) = 0,5 моль − 0,4 моль = 0,1 моль.

Реакция со щёлочью. m(KOH) = 560 г · 0,40 = 224 г; n(KOH) = 224 г / 56 г/моль = 4 моль.
Непрореагировавший цинк растворяется в щёлочи: n(KOH) = 2 · 0,1 моль = 0,2 моль, n(H₂) = 0,1 моль;
сульфат цинка при избытке щёлочи полностью переходит в тетрагидроксоцинкат: n(KOH) = 4 · 0,4 моль = 1,6 моль;
всего израсходовано 0,2 моль + 1,6 моль = 1,8 моль < 4 моль — щёлочь действительно в избытке, осадка в конечном растворе нет;
n(KOH ост.) = 4 моль − 1,8 моль = 2,2 моль; m(KOH ост.) = 2,2 моль · 56 г/моль = 123,2 г.

Масса конечного раствора. Из системы уходят только медь (осадок) и водород (газ):
m(H₂) = 0,1 моль · 2 г/моль = 0,2 г;
m(р-ра) = 320 г + 32,5 г + 560 г − 25,6 г − 0,2 г = 886,7 г.

Массовая доля щёлочи: w(KOH) = 123,2 г / 886,7 г · 100 % = 13,89 %.

Проверка: баланс цинка — 0,4 моль + 0,1 моль = 0,5 моль, весь цинк в конечном растворе находится в виде K₂[Zn(OH)₄] (0,5 моль).

Ответ: Zn + CuSO₄ → ZnSO₄ + Cu↓; Zn + 2KOH + 2H₂O → K₂[Zn(OH)₄] + H₂↑; ZnSO₄ + 4KOH → K₂[Zn(OH)₄] + K₂SO₄; w(KOH) = 13,89 %.

Источник: ФИПИ

НазадЗадание №34Далее