Question

Цинк смешали с йодом в массовом соотношении 1 : 2,54. После завершения реакции полученную смесь растворили в 200 г 20%-го раствора гидроксида натрия. При этом выделилось 1,568 л (н.у.) газа. Вычислите массовую долю гидроксида натрия в конечном растворе.

Accepted Answer

Answer

Идея решения: определить, какой реагент в избытке в первой реакции, затем проследить расход щелочи через две последовательные реакции и найти её остаток в конечном растворе.

**Шаг 1. Реакции в системе**

$$\ce{Zn + I2 -> ZnI2}$$

$$\ce{ZnI2 + 4NaOH -> Na2[Zn(OH)4] + 2NaI}$$

$$\ce{Zn + 2NaOH + 2H2O -> Na2[Zn(OH)4] + H2 ^}$$

**Шаг 2. Определение реагента в недостатке**

Из массового соотношения найдём мольное:

$$\frac{n_{	ext{Zn}}}{n_{	ext{I}_2}} = \frac{m_{	ext{Zn}} / M_{	ext{Zn}}}{m_{	ext{I}_2} / M_{	ext{I}_2}} = \frac{1 / 65}{2{,}54 / 254} = \frac{254}{2{,}54 \cdot 65} \approx 1{,}54$$

Цинк находится в избытке, йод — в недостатке. После первой реакции весь йод превратится в $\ce{ZnI2}$, а избыток цинка будет реагировать с щелочью.

**Шаг 3. Расчёт цинка, вступившего в третью реакцию**

$$n_{\ce{H2}} = \frac{V_{\ce{H2}}}{V_m} = \frac{1{,}568}{22{,}4} = 0{,}07 	ext{ моль}$$

Из уравнения третьей реакции: $n_{	ext{Zn, реаг. с NaOH}} = n_{\ce{H2}} = 0{,}07$ моль.

**Шаг 4. Определение исходных количеств**

Обозначим $n_{\ce{I2}} = x$ моль, тогда $n_{	ext{Zn, исх}} = 1{,}54x$ моль.

Цинк, вступивший в первую реакцию: $n_{	ext{Zn, реаг. с I}_2} = x$ моль.

Цинк, вступивший в третью реакцию: $n_{	ext{Zn, реаг. с NaOH}} = 1{,}54x - x = 0{,}54x = 0{,}07$ моль.

Отсюда: $x = \frac{0{,}07}{0{,}54} \approx 0{,}13$ моль.

Исходные массы:
- $m_{	ext{Zn}} = 1{,}54 \cdot 0{,}13 \cdot 65 = 13$ г
- $m_{\ce{I2}} = 0{,}13 \cdot 254 = 33{,}02$ г

**Шаг 5. Исходное количество щелочи**

$$m_{\ce{NaOH}} = 200 \cdot 0{,}2 = 40 	ext{ г}$$
$$n_{\ce{NaOH}} = \frac{40}{40} = 1 	ext{ моль}$$

**Шаг 6. Расход щелочи**

Из второй реакции: $n_{\ce{ZnI2}} = 0{,}13$ моль, расход щелочи $n_{	ext{реаг, II}} = 4 \cdot 0{,}13 = 0{,}52$ моль.

Из третьей реакции: расход щелочи $n_{	ext{реаг, III}} = 2 \cdot 0{,}07 = 0{,}14$ моль.

Остаток щелочи: $n_{\ce{NaOH, ост}} = 1 - 0{,}52 - 0{,}14 = 0{,}34$ моль.

Масса остатка: $m_{\ce{NaOH, ост}} = 0{,}34 \cdot 40 = 13{,}6$ г.

**Шаг 7. Масса конечного раствора**

$$m_{	ext{конечн}} = m_{	ext{Zn}} + m_{\ce{I2}} + m_{	ext{р-ра NaOH}} - m_{\ce{H2}} = 13 + 33{,}02 + 200 - 0{,}14 = 245{,}88 	ext{ г}$$

**Шаг 8. Массовая доля щелочи**

$$\omega_{\ce{NaOH}} = \frac{13{,}6}{245{,}88} \approx 0{,}0553 = 5{,}53\%$$

Задание №34Расчётные задачиЕГЭ по химии