Раствор, содержащий 0,15 моль сульфата цинка слили с раствором, содержащим 28 г гидроксида калия. Какова масса образовавшегося осадка?
Давайте поэтапно решим задачу.
Дано:
- Количество сульфата цинка: \( n_{\text{ZnSO}_4} = 0,15 \text{ моль} \)
- Масса гидроксида калия: \( m_{\text{KOH}} = 28 \text{ г} \)
Задача: найти массу образовавшегося осадка, то есть массы выпавшего осадка гидроксида цинка \(\text{Zn(OH)}_2\).
Шаг 1. Написание реакции
Взаимодействие сульфата цинка и гидроксида калия происходит по реакции:
\[ \text{ZnSO}_4 + 2 \text{KOH} \rightarrow \text{Zn(OH)}_2 \downarrow + \text{K}_2\text{SO}_4 \]
Из уравнения видно, что 1 моль цинка реагирует с 2 ммолями гидроксида калия и образует 1 моль гидроксида цинка \(\text{Zn(OH)}_2\).
Шаг 2. Определение мольного соотношения
Чтобы определить количество гидроксида калия, нужно перевести его массу в количество молей:
\[ n_{\text{KOH}} = \frac{m_{\text{KOH}}}{M_{\text{KOH}}} \]
где \( M_{\text{KOH}} \) — молярная масса гидроксида калия:
\[ M_{\text{KOH}} = M_{\text{K}} + M_{\text{O}} + M_{\text{H}} = 39 + 16 + 1 = 56 \text{ г/моль} \]
Вычисляем:
\[ n_{\text{KOH}} = \frac{28}{56} = 0,5 \text{ моль} \]
Шаг 3. Определение мольного соотношения реагентов
Из реакции видно, что для 1 моль \(\text{ZnSO}_4\) требуется 2 моль \(\text{KOH}\).
У нас есть 0,5 моль \(\text{KOH}\). Значит, сколько цинка может прореагировать?
\[ n_{\text{Zn}} = \frac{n_{\text{KOH}}}{2} = \frac{0,5}{2} = 0,25 \text{ моль} \]
- Но в растворе есть 0,15 моль \(\text{ZnSO}_4\).
Вывод: Количество цинка — 0,15 моль, а кислоты — 0,25 моль цинка, значит, по реакции цинк полностью реагирует, а гидроксида калия его превышает. Остаток \(\text{KOH}\) не участвует.
Шаг 4. Определение количества осадка (молей гидроксида цинка)
Из реакции мы видим, что 1 моль \(\text{ZnSO}_4\) образует 1 моль \(\text{Zn(OH)}_2\). Тогда:
\[ n_{\text{Zn(OH)}_2} = n_{\text{ZnSO}_4} = 0,15 \text{ моль} \]
Шаг 5. Расчет массы осадка
Молярная масса гидроксида цинка \(\text{Zn(OH)}_2\):
\[ M_{\text{Zn(OH)}_2} = M_{\text{Zn}} + 2 \times M_{\text{OH}} = 65 + 2 \times (16 + 1) = 65 + 2 \times 17 = 65 + 34 = 99 \text{ г/моль} \]
Масса осадка:
\[ m_{\text{осадка}} = n_{\text{Zn(OH)}_2} \times M_{\text{Zn(OH)}_2} = 0,15 \times 99 = 14,85 \text{ г} \]
Ответ:
Масса образовавшегося осадка гидроксида цинка приблизительно 14,85 г.
