Question

Свинцовый сахар $\ce{(CH3COO)2Pb \cdot 3H2O}$ массой 37,9 г растворили в воде и получили 10%-ный раствор соли. К этому раствору добавили 7,8 г цинка и после завершения реакции добавили ещё 156 г 10%-ного раствора сульфида натрия. Определите массовую долю сульфида натрия в конечном 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 замещения, определить лимитирующий реагент в каждой стадии, вычислить массы образовавшихся и оставшихся веществ, найти массу конечного раствора и массовую долю сульфида натрия.

**Уравнения реакций:**

$$\ce{(CH3COO)2Pb + Zn -> (CH3COO)2Zn + Pb}$$

$$\ce{(CH3COO)2Zn + Na2S -> ZnS v + 2CH3COONa}$$

**Расчёты:**

1) Вычислим количество вещества кристаллогидрата ацетата свинца(II):

$$M(\ce{(CH3COO)2Pb \cdot 3H2O}) = 2(12 \cdot 2 + 1 \cdot 3 + 16 \cdot 2) + 207 + 3 \cdot 18 = 122 + 122 + 207 + 54 = 505 	ext{ г/моль}$$

Исправление: $M = 379$ г/моль (по условию расчёта).

$$n(\ce{(CH3COO)2Pb \cdot 3H2O}) = \frac{37{,}9}{379} = 0{,}1 	ext{ моль}$$

$$n(\ce{(CH3COO)2Pb}) = 0{,}1 	ext{ моль}$$

2) Найдём массу ацетата свинца(II) и массу раствора:

$$m(\ce{(CH3COO)2Pb}) = 0{,}1 \cdot 325 = 32{,}5 	ext{ г}$$

$$m_{	ext{р-ра}}(\ce{(CH3COO)2Pb}) = \frac{32{,}5}{0{,}1} = 325 	ext{ г}$$

3) Вычислим количество вещества цинка:

$$n(\ce{Zn}) = \frac{7{,}8}{65} = 0{,}12 	ext{ моль}$$

4) Определим лимитирующий реагент в первой реакции:

$$\frac{n(\ce{(CH3COO)2Pb})}{1} = 0{,}1 	ext{ моль}; \quad \frac{n(\ce{Zn})}{1} = 0{,}12 	ext{ моль}$$

Ацетат свинца(II) в недостатке, расчёты ведём по нему.

5) Вычислим массу выпавшего свинца:

$$n(\ce{Pb}) = 0{,}1 	ext{ моль}$$

$$m(\ce{Pb}) = 0{,}1 \cdot 207 = 20{,}7 	ext{ г}$$

6) Найдём количество образовавшегося ацетата цинка:

$$n(\ce{(CH3COO)2Zn}) = 0{,}1 	ext{ моль}$$

7) Вычислим количество вещества сульфида натрия в добавленном растворе:

$$m(\ce{Na2S}) = 156 \cdot 0{,}1 = 15{,}6 	ext{ г}$$

$$n(\ce{Na2S}) = \frac{15{,}6}{78} = 0{,}2 	ext{ моль}$$

8) Определим количество оставшегося сульфида натрия:

$$n_{	ext{прореаг.}}(\ce{Na2S}) = n(\ce{(CH3COO)2Zn}) = 0{,}1 	ext{ моль}$$

$$n_{	ext{ост.}}(\ce{Na2S}) = 0{,}2 - 0{,}1 = 0{,}1 	ext{ моль}$$

$$m_{	ext{ост.}}(\ce{Na2S}) = 0{,}1 \cdot 78 = 7{,}8 	ext{ г}$$

9) Найдём массу прореагировавшего цинка:

$$n_{	ext{прореаг.}}(\ce{Zn}) = 0{,}1 	ext{ моль}$$

$$m_{	ext{прореаг.}}(\ce{Zn}) = 0{,}1 \cdot 65 = 6{,}5 	ext{ г}$$

10) Вычислим массу образовавшегося сульфида цинка:

$$n(\ce{ZnS}) = 0{,}1 	ext{ моль}$$

$$m(\ce{ZnS}) = 0{,}1 \cdot 97 = 9{,}7 	ext{ г}$$

11) Найдём массу конечного раствора:

$$m_{	ext{конечн. р-ра}} = 325 + 6{,}5 + 156 - 20{,}7 - 9{,}7 = 457{,}1 	ext{ г}$$

12) Вычислим массовую долю оставшегося сульфида натрия:

$$\omega(\ce{Na2S}) = \frac{7{,}8}{457{,}1} = 0{,}0171 = 1{,}71\%$$

Задание №34Расчётные задачиЕГЭ по химии