Реши задачу: Раствор, содержащий 0,15 моль сульфата цинка, слили с раствором, содержащим 28 г гидроксида калия. Какова масса образовавшегося осадка?
Давайте решим задачу пошагово, чтобы понять, как получить массу осадка.
Дано:
- Мольность сульфата цинка (ZnSO₄): 0,15 моль → содержание в растворе.
- Масса гидроксида калия (KOH): 28 г.
Задача: определить массу осадка, который образуется при объединении этих растворов.
Шаг 1. Запишем реакции иронических решений
В растворе с цинком и гидроксидом калия возможна реакция осаждения цинка как гидроксида:
\[ \text{Zn}^{2+} + 2 \text{OH}^- \rightarrow \text{Zn(OH)}_2 \downarrow \]
То есть, цинк из сульфата цинка взаимодействует с гидроксид-ионов KOH, образуя осадок гидроксида цинка.
Шаг 2. Определим количество веществ в обоих растворах
Цинк:
- Мольное количество цинка — 0,15 моль (так как по условию содержится 0,15 моль сульфата цинка, а в сульфате цинка один цинк).
Калий:
- Масса KOH — 28 г.
Рассчитаем количество вещества KOH:
\[ \text{Молярная масса KOH} \approx 56\, \text{г/моль} \]
\[ n_{KOH} = \frac{28\, \text{г}}{56\, \text{г/моль}} = 0,5\, \text{моль} \]
Шаг 3. Определим реакцию и объем ограничивающего reagent
Реакция показывает, что один ион Zn^{2+} требует 2 иона OH^- для образования гидроксида цинка:
\[ \text{Zn}^{2+} + 2 \text{OH}^- \rightarrow \text{Zn(OH)}_2 \]
Мольное соотношение:
- Zn^{2+} : OH^- = 1 : 2
Мольное количество OH^- в растворе равно \(0,5\, \text{моль}\), что больше, чем нужно для осаждения 0,15 моль цинка, поскольку:
\[ 0,15\, \text{моль} \times 2 = 0,30\, \text{моль} \]
необходимо для полного осаждения 0,15 моль цинка.
Мы имеем 0,5 моль OH^-, а для реакции с цинком нужно только 0,30 моль. Значит, гидроксид калия в избытке, и цинк полностью осадится.
Шаг 4. Определим массу осадка
Молярная масса гидроксида цинка \( \text{Zn(OH)}_2 \):
\[ \text{Zn} = 65,4\, \text{г/моль} \\ \text{O} = 16\, \text{г/моль} \\ \text{H} = 1\, \text{г/моль} \]
\[ \text{Молярная масса} \text{Zn(OH)}_2 = 65,4 + 2 \times (16 + 1) = 65,4 + 2 \times 17 = 65,4 + 34 = 99,4\, \text{г/моль} \]
Масса осадка, образовавшегося из 0,15 моль цинка:
\[ m_{осадка} = n \times M = 0,15\, \text{моль} \times 99,4\, \text{г/моль} \approx 14,91\, \text{г} \]
Ответ:
Масса образовавшегося осадка гидроксида цинка составляет примерно 14,91 г.
