Question

В результате нагревания 28,4 г смеси порошков цинка и оксида цинка на воздухе её масса увеличилась на 4 г. Вычислите объём раствора гидроксида калия с массовой долей 40% и плотностью 1,4 г/мл, который потребуется для растворения исходной смеси. 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 состав исходной смеси через прибавку массы при окислении цинка, затем рассчитать количество щёлочи, необходимое для растворения обоих компонентов.

**Уравнения реакций:**

$$\ce{2Zn + O2 -> 2ZnO}$$

$$\ce{Zn + 2KOH + 2H2O -> K2[Zn(OH)4] + H2 ^}$$

$$\ce{ZnO + 2KOH + H2O -> K2[Zn(OH)4]}$$

**Расчёты:**

1) Прибавка массы смеси произошла за счёт присоединения кислорода к цинку. Масса кислорода, вступившего в реакцию:

$$m(\ce{O2}) = 4 	ext{ г}$$

Количество вещества кислорода:

$$
u(\ce{O2}) = \frac{m(\ce{O2})}{M(\ce{O2})} = \frac{4}{32} = 0{,}125 	ext{ моль}$$

2) По стехиометрии первого уравнения количество цинка, окислившегося:

$$
u(\ce{Zn}) = 2 
u(\ce{O2}) = 2 \cdot 0{,}125 = 0{,}25 	ext{ моль}$$

Масса этого цинка:

$$m(\ce{Zn}) = 
u(\ce{Zn}) \cdot M(\ce{Zn}) = 0{,}25 \cdot 65 = 16{,}25 	ext{ г}$$

3) Масса оксида цинка в исходной смеси:

$$m(\ce{ZnO}) = 28{,}4 - 16{,}25 = 12{,}15 	ext{ г}$$

Количество вещества оксида цинка:

$$
u(\ce{ZnO}) = \frac{m(\ce{ZnO})}{M(\ce{ZnO})} = \frac{12{,}15}{81} = 0{,}15 	ext{ моль}$$

4) Количество гидроксида калия, требуемое для растворения цинка (вторая реакция):

$$
u_1(\ce{KOH}) = 2 
u(\ce{Zn}) = 2 \cdot 0{,}25 = 0{,}5 	ext{ моль}$$

Количество гидроксида калия, требуемое для растворения оксида цинка (третья реакция):

$$
u_2(\ce{KOH}) = 2 
u(\ce{ZnO}) = 2 \cdot 0{,}15 = 0{,}3 	ext{ моль}$$

Общее количество гидроксида калия:

$$
u(\ce{KOH}) = 0{,}5 + 0{,}3 = 0{,}8 	ext{ моль}$$

Масса гидроксида калия:

$$m(\ce{KOH}) = 
u(\ce{KOH}) \cdot M(\ce{KOH}) = 0{,}8 \cdot 56 = 44{,}8 	ext{ г}$$

5) Масса раствора гидроксида калия с массовой долей 40%:

$$m_{	ext{р-ра}}(\ce{KOH}) = \frac{m(\ce{KOH})}{\omega(\ce{KOH})} = \frac{44{,}8}{0{,}4} = 112 	ext{ г}$$

Объём раствора:

$$V_{	ext{р-ра}}(\ce{KOH}) = \frac{m_{	ext{р-ра}}(\ce{KOH})}{ho_{	ext{р-ра}}(\ce{KOH})} = \frac{112}{1{,}4} = 80 	ext{ мл}$$

Задание №34Расчётные задачиЕГЭ по химии