Question

Нитрат цинка массой 78 г прокалили, при этом выделилось 4,21 л газов. К твердому остатку прилили необходимое количество 18%-го гидроксида натрия до образования прозрачного раствора. Определите массу взятого раствора щелочи и массовые доли веществ в конечном растворе.

Answer 1

дано:
m(Zn(NO3)2) = 78 г V(газов) = 4.21 л ω(NaOH) = 18% = 0.18

найти:
m(раствора NaOH) массовые доли веществ в конечном растворе

решение:
Прокаливание нитрата цинка:
2Zn(NO3)2 = 2ZnO + 4NO2 + O2

Количество вещества Zn(NO3)2:
n(Zn(NO3)2) = m(Zn(NO3)2) / M(Zn(NO3)2) = 78 г / 189 г/моль ≈ 0.413 моль

Из уравнения реакции: из 2 моль Zn(NO3)2 образуется 4 моль NO2 и 1 моль O2 (5 молей газов всего).
n(газов) = (5/2) * n(Zn(NO3)2) ≈ 1.03 моль
V(газов) = n(газов) * Vm = 1.03 моль * 22.4 л/моль ≈ 23.1 л

Экспериментальный объем газов (4.21 л) значительно меньше расчетного. Это указывает на неполное разложение нитрата цинка. Используем экспериментальный объем для дальнейших расчетов.

Количество вещества газов (экспериментально):
n(газов)эксперим = V(газов) / Vm = 4.21 л / 22.4 л/моль ≈ 0.188 моль

Масса ZnO:
n(ZnO) = n(Zn(NO3)2) ≈ 0.413 моль (из массы исходного Zn(NO3)2)
m(ZnO) = n(ZnO) * M(ZnO) = 0.413 моль * 81 г/моль ≈ 33.5 г

Растворение ZnO в NaOH:
ZnO + 2NaOH = Na2ZnO2 + H2O

Количество вещества ZnO:
n(ZnO) = m(ZnO) / M(ZnO) = 33.5 г / 81 г/моль ≈ 0.413 моль

Количество вещества NaOH:
n(NaOH) = 2 * n(ZnO) ≈ 2 * 0.413 моль ≈ 0.826 моль

Масса NaOH:
m(NaOH) = n(NaOH) * M(NaOH) = 0.826 моль * 40 г/моль ≈ 33.04 г

Масса раствора NaOH:
m(раствора NaOH) = m(NaOH) / ω(NaOH) = 33.04 г / 0.18 ≈ 183.6 г

Масса конечного раствора:
m(конечный раствор) = m(ZnO) + m(раствора NaOH) ≈ 33.5 г + 183.6 г = 217.1 г

Массовые доли веществ в конечном растворе:
ω(Na2ZnO2) = (0.413 моль * 113.4 г/моль) / 217.1 г ≈ 0.217 ≈ 21.7% ω(H2O) = (183.6 г - 33.04 г) / 217.1 г ≈ 0.696 ≈ 69.6% ω(NaOH)оставш - близка к нулю.

Ответ:
m(раствора NaOH) ≈ 183.6 г ω(Na2ZnO2) ≈ 21.7% ω(H2O) ≈ 69.6%