Question

Смесь сульфата железа(II) и хлорида цинка растворили в воде. Полученный раствор разлили по трём колбам. К 800 г раствора в первой колбе добавили избыток раствора нитрата бария. При этом образовалось 116,5 г осадка. К 320 г раствора во второй колбе добавили 462 г 40%-ного раствора гидроксида натрия без доступа воздуха. При этом массовая доля щелочи в растворе уменьшилась в 2 раза. Вычислите массовую долю каждой из солей в растворе в третьей колбе. 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: определить содержание каждой соли в исходном растворе через анализ двух опытов, используя стехиометрические соотношения и условие о массовой доле щелочи.

**Уравнения реакций:**

$$\ce{FeSO4 + Ba(NO3)2 -> BaSO4 v + Fe(NO3)2}$$

$$\ce{FeSO4 + 2NaOH -> Fe(OH)2 v + Na2SO4}$$

$$\ce{ZnCl2 + 4NaOH -> Na2[Zn(OH)4] + 2NaCl}$$

**Расчёты:**

1) Вычислим количество вещества сульфата бария:

$$
u(\ce{BaSO4}) = \frac{m(\ce{BaSO4})}{M(\ce{BaSO4})} = \frac{116{,}5}{233} = 0{,}5 	ext{ моль}$$

2) По уравнению первой реакции $
u(\ce{FeSO4}) = 
u(\ce{BaSO4}) = 0{,}5$ моль в первой колбе.

Масса сульфата железа(II) в первой колбе:

$$m(\ce{FeSO4}) = 0{,}5 \cdot 152 = 76 	ext{ г}$$

3) Поскольку все три колбы содержат одинаковый раствор, массовая доля сульфата железа(II) одна и та же:

$$\omega(\ce{FeSO4}) = \frac{76}{800} = 0{,}095 = 9{,}5\%$$

4) Во второй колбе (320 г раствора):

$$m(\ce{FeSO4}) = 0{,}095 \cdot 320 = 30{,}4 	ext{ г}$$

$$
u(\ce{FeSO4}) = \frac{30{,}4}{152} = 0{,}2 	ext{ моль}$$

5) Масса гидроксида натрия в добавленном растворе:

$$m(\ce{NaOH}) = 462 \cdot 0{,}4 = 184{,}8 	ext{ г}$$

6) Количество щелочи, израсходованное на реакцию с сульфатом железа(II):

$$
u_1(\ce{NaOH}) = 2 \cdot 0{,}2 = 0{,}4 	ext{ моль}$$

$$m_1(\ce{NaOH}) = 0{,}4 \cdot 40 = 16 	ext{ г}$$

7) Масса гидроксида железа(II), выпавшего в осадок:

$$m(\ce{Fe(OH)2}) = 0{,}2 \cdot 90 = 18 	ext{ г}$$

8) Масса конечного раствора:

$$m_{	ext{конечн.}} = 320 + 462 - 18 = 764 	ext{ г}$$

9) Массовая доля щелочи в конечном растворе:

$$\omega_{	ext{конечн.}}(\ce{NaOH}) = \frac{0{,}4}{2} = 0{,}2 = 20\%$$

10) Составим уравнение для определения количества хлорида цинка. Пусть $
u(\ce{ZnCl2}) = x$ моль, тогда щелочь, израсходованная на реакцию с цинком:

$$
u_2(\ce{NaOH}) = 4x 	ext{ моль}$$

$$m_2(\ce{NaOH}) = 160x 	ext{ г}$$

11) Оставшаяся щелочь в растворе:

$$m_{	ext{ост.}}(\ce{NaOH}) = 184{,}8 - 16 - 160x$$

12) По условию о массовой доле:

$$0{,}2 = \frac{184{,}8 - 16 - 160x}{764}$$

$$152{,}8 = 184{,}8 - 16 - 160x$$

$$160x = 16$$

$$x = 0{,}1 	ext{ моль}$$

13) Масса хлорида цинка во второй колбе:

$$m(\ce{ZnCl2}) = 0{,}1 \cdot 136 = 13{,}6 	ext{ г}$$

14) Массовая доля хлорида цинка в растворе:

$$\omega(\ce{ZnCl2}) = \frac{13{,}6}{320} = 0{,}0425 = 4{,}25\%$$

Задание №34Расчётные задачиЕГЭ по химии