3. Решите задачи. 1. К раствору, содержащему 32,2 г сульфата цинка, прилили 140 г 20%-го раствора гидроксида калия. Какова масса выпавшего осадка? 2. Вычислите объем водорода…

Рассмотрим каждую задачу поэтапно и подробно объясним, как их решить.

---

Задача 1.

Условие:
Дано: 32,2 г сульфата цинка (ZnSO₄) и 140 г 20%-ного раствора гидроксида калия (KOH).
Требуется найти массу выпавшего осадка.

Легенда решения:
Это классическая задача на реакцию обмена, в которой из сульфата цинка и гидроксида калия образуется осадок гидроксида цинка (Zn(OH)₂) и раствор сульфата калия (K₂SO₄).

---

Шаг 1. Запишем уравнение реакции:

\[ \mathrm{ZnSO_4 + 2KOH \rightarrow Zn(OH)_2 (осадок) + K_2SO_4} \]

Это уравнение показывает, что 1 молекула ZnSO₄ реагирует с 2 молекулами KOH, образуя осадок Zn(OH)₂.

---

Шаг 2. Найдём количество вещества сульфата цинка.

Молярная масса ZnSO₄:

\[ \mathrm{Zn} = 65,4 \, \text{г/моль} \\ \mathrm{S} = 32,1 \, \text{г/моль} \\ \mathrm{O_4} = 4 \times 16 = 64 \, \text{г/моль} \\ \Rightarrow M(\mathrm{ZnSO_4}) = 65,4 + 32,1 + 64 = 161,5 \, \text{г/моль} \]

Количество молей:

\[ n(\mathrm{ZnSO_4}) = \frac{32,2 \, \text{г}}{161,5 \, \text{г/моль}} \approx 0,199 \, \text{моль} \]

---

Шаг 3. Найдём количество гидроксида калия.

Дано: 20%-ный раствор KOH массой 140 г.

Масса растворителя = 140 г, концентрация = 20%.

Масса KOH:

\[ m_{KOH} = 140 \times 0,20 = 28 \, \text{г} \]

Молярная масса KOH:

\[ \mathrm{K} = 39,1, \quad \mathrm{O} = 16, \quad \mathrm{H} = 1, \\ M(KOH) = 56,1 \, \text{г/моль} \]

Количество молей:

\[ n(KOH) = \frac{28}{56,1} \approx 0,5 \, \text{моль} \]

---

Шаг 4. Определим, сколько гидроксида требуется для полного реагирования с цинком.

Из уравнения реакции:
на 1 моль ZnSO₄ нужно 2 моль KOH.

Общая потребность:

\[ n_{нужно} = 2 \times 0,199 \approx 0,398 \, \text{моль} \]

У нас есть 0,5 моль KOH, этого достаточно для реакции.

---

Шаг 5. Рассчитаем массу осадка Zn(OH)₂.

Молярная масса гидроксида цинка:

\[ \mathrm{Zn(OH)_2} = 65,4 + 2 \times (16 + 1) = 65,4 + 34 = 99,4 \, \text{г/моль} \]

Количество образовавшегося осадка равно количеству цинка (по закону сохранения вещества):

\[ n(\mathrm{Zn(OH)_2}) = n(\mathrm{ZnSO_4}) = 0,199 \, \text{моль} \]

Масса осадка:

\[ m(\mathrm{Zn(OH)_2}) = 0,199 \times 99,4 \approx 19,8 \, \text{г} \]

---

Ответ 1:

Масса выпавшего осадка составляет примерно 19,8 г.

---

Задача 2.

Условие:
Вычислить объем водорода (н.у.) при реакции 7 г железа с соляной кислотой.
Также определить, сколько грамм оксида цинка можно восстановить этим водородом.

---

Шаг 1. Запишем реакции.

Реакции железа с соляной кислотой:

\[ \mathrm{Fe + 2HCl} \rightarrow \mathrm{FeCl_2 + H_2} \quad \text{(или)} \\ \mathrm{Fe + 2HCl} \rightarrow \mathrm{FeCl_3 + H_2} \quad \text{(зависит от условий)} \] Для типовой задачи предположим, что образуется FeCl₂ и водород, так как он более вероятен при пониженной концентрации.

Молекулы водорода:

\[ H_2 \]

Молярная масса железа:

\[ M(\mathrm{Fe}) = 55,8 \, \text{г/моль} \]

Шаг 2. Количество вещества железа.

\[ n(\mathrm{Fe}) = \frac{7}{55,8} \approx 0,125 \, \text{моль} \]

Шаг 3. Определим объем водорода.

Из уравнения реакции:

\[ \mathrm{Fe + 2HCl \rightarrow FeCl_2 + H_2} \]

1 моль Fe дает 1 моль H₂.
Следовательно, количество водорода:

\[ n(H_2) = n(\mathrm{Fe}) = 0,125 \, \text{моль} \]

Объем водорода при н.у. (например, 22,4 л/моль):

\[ V(H_2) = 0,125 \times 22,4 = 2,8 \, \text{л} \]

---

Шаг 4. Определим, сколько грамм цинка можно восстановить этим водородом.

Реакция восстановления цинка:

\[ \mathrm{ZnO + H_2 \rightarrow Zn + H_2O} \]

или другой вариант, исходя из реакции восстановления цинка из оксида, использующего водород.

Молярная масса цинка:

\[ M(\mathrm{Zn}) = 65,4 \, \text{г/моль} \]

1 моль H₂ способен восстановить 1 моль Zn (по уравнению реакции).
Масса восстановленного цинка:

\[ m(\mathrm{Zn}) = 0,125 \times 65,4 \approx 8,2 \, \text{г} \]

---

Итоговые ответы:

Ответ 2:

• Объем водорода, образующегося при реакции 7 г железа, составляет 2,8 литров.
• Этим водородом можно восстановить примерно 8,2 г цинка.

---

Если нужны дополнительные объяснения, обращайтесь!