Question

Определите массовую долю веществ в растворе, полученном в результате последовательного растворения в 150 мл воды 5,75 г натрия и 8,1 г оксида цинка. В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения и обозначения искомых физических величин).

Accepted Answer

Answer

Идея решения: натрий реагирует с водой, образуя гидроксид натрия и водород; оксид цинка взаимодействует с избытком щёлочи, образуя тетрагидроксоцинкат натрия; затем вычисляются массовые доли растворённых веществ.

**Уравнения реакций:**

$$\ce{2Na + 2H2O -> 2NaOH + H2 ^}$$

$$\ce{ZnO + 2NaOH + H2O -> Na2[Zn(OH)4]}$$

**Расчёты:**

Вычислим количество вещества натрия:

$$n(\ce{Na}) = \frac{m(\ce{Na})}{M(\ce{Na})} = \frac{5{,}75}{23} = 0{,}25 	ext{ моль}$$

По первому уравнению количество образовавшегося гидроксида натрия:

$$n(\ce{NaOH}) = n(\ce{Na}) = 0{,}25 	ext{ моль}$$

Вычислим количество вещества оксида цинка:

$$n(\ce{ZnO}) = \frac{m(\ce{ZnO})}{M(\ce{ZnO})} = \frac{8{,}1}{81} = 0{,}1 	ext{ моль}$$

По второму уравнению количество образовавшегося тетрагидроксоцинката натрия:

$$n(\ce{Na2[Zn(OH)4]}) = n(\ce{ZnO}) = 0{,}1 	ext{ моль}$$

Масса тетрагидроксоцинката натрия:

$$m(\ce{Na2[Zn(OH)4]}) = 0{,}1 \cdot 179 = 17{,}9 	ext{ г}$$

Количество гидроксида натрия, израсходованного на реакцию с оксидом цинка:

$$n_{	ext{прореаг.}}(\ce{NaOH}) = 2n(\ce{ZnO}) = 2 \cdot 0{,}1 = 0{,}2 	ext{ моль}$$

Количество оставшегося гидроксида натрия:

$$n_{	ext{ост.}}(\ce{NaOH}) = 0{,}25 - 0{,}2 = 0{,}05 	ext{ моль}$$

Масса оставшегося гидроксида натрия:

$$m_{	ext{ост.}}(\ce{NaOH}) = 0{,}05 \cdot 40 = 2 	ext{ г}$$

Вычислим массу выделившегося водорода:

$$n(\ce{H2}) = \frac{n(\ce{Na})}{2} = \frac{0{,}25}{2} = 0{,}125 	ext{ моль}$$

$$m(\ce{H2}) = 0{,}125 \cdot 2 = 0{,}25 	ext{ г}$$

Масса воды:

$$m(\ce{H2O}) = ho(\ce{H2O}) \cdot V(\ce{H2O}) = 1 \cdot 150 = 150 	ext{ г}$$

Масса конечного раствора:

$$m_{	ext{конечн.}} = m(\ce{Na}) + m(\ce{H2O}) + m(\ce{ZnO}) - m(\ce{H2}) = 5{,}75 + 150 + 8{,}1 - 0{,}25 = 163{,}6 	ext{ г}$$

Массовая доля тетрагидроксоцинката натрия:

$$\omega(\ce{Na2[Zn(OH)4]}) = \frac{17{,}9}{163{,}6} = 0{,}109 = 10{,}9\%$$

Массовая доля оставшегося гидроксида натрия:

$$\omega_{	ext{ост.}}(\ce{NaOH}) = \frac{2}{163{,}6} = 0{,}0122 = 1{,}22\%$$

Задание №34Расчётные задачиЕГЭ по химии