Question

Сульфид цинка массой 48,5 г сожгли в избытке кислорода. Образовавшееся при этом твёрдое вещество растворили в 230 г 28%-ного раствора гидроксида калия. Определите массовые доли веществ в полученном растворе. 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: проследить цепочку реакций от исходного сульфида цинка через его окисление к оксиду, затем растворение оксида в щелочи, и вычислить массовые доли компонентов в итоговом растворе.

**Уравнения реакций:**

$$\ce{2ZnS + 3O2 -> 2ZnO + 2SO2}$$

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

**Расчёты:**

1) Вычислим количество вещества сульфида цинка:

$$n(\ce{ZnS}) = \frac{m(\ce{ZnS})}{M(\ce{ZnS})} = \frac{48{,}5}{97} = 0{,}5 	ext{ моль}$$

2) По первому уравнению количество образовавшегося оксида цинка:

$$n(\ce{ZnO}) = n(\ce{ZnS}) = 0{,}5 	ext{ моль}$$

3) Найдём количество гидроксида калия в исходном растворе:

$$m(\ce{KOH}) = m_{	ext{р-ра}} \cdot \omega(\ce{KOH}) = 230 \cdot 0{,}28 = 64{,}4 	ext{ г}$$

$$n(\ce{KOH}) = \frac{64{,}4}{56} = 1{,}15 	ext{ моль}$$

4) По второму уравнению количество прореагировавшего гидроксида калия:

$$n_{	ext{прореаг.}}(\ce{KOH}) = 2 \cdot n(\ce{ZnO}) = 2 \cdot 0{,}5 = 1 	ext{ моль}$$

Оставшееся количество:

$$n_{	ext{ост.}}(\ce{KOH}) = 1{,}15 - 1 = 0{,}15 	ext{ моль}$$

$$m_{	ext{ост.}}(\ce{KOH}) = 0{,}15 \cdot 56 = 8{,}4 	ext{ г}$$

5) Количество и масса образовавшегося тетрагидроксоцинката калия:

$$n(\ce{K2[Zn(OH)4]}) = n(\ce{ZnO}) = 0{,}5 	ext{ моль}$$

$$m(\ce{K2[Zn(OH)4]}) = 0{,}5 \cdot 211 = 105{,}5 	ext{ г}$$

6) Масса конечного раствора:

$$m(\ce{ZnO}) = 0{,}5 \cdot 81 = 40{,}5 	ext{ г}$$

$$m_{	ext{конечн.}} = 40{,}5 + 230 = 270{,}5 	ext{ г}$$

7) Массовые доли компонентов в растворе:

$$\omega(\ce{K2[Zn(OH)4]}) = \frac{105{,}5}{270{,}5} = 0{,}39 = 39\%$$

$$\omega_{	ext{ост.}}(\ce{KOH}) = \frac{8{,}4}{270{,}5} = 0{,}031 = 3{,}1\%$$

Задание №34Расчётные задачиЕГЭ по химии