Номер 940, страница 151 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

940. Какая масса осадка образуется при сливании раствора массой 78 г с массовой долей сульфида натрия 10 % и раствора массой 200 г с массовой долей сульфата цинка 10 %?

Дано:

$m_{р-ра}(Na_2S) = 78 \text{ г}$

$\omega(Na_2S) = 10 \% = 0.1$

$m_{р-ра}(ZnSO_4) = 200 \text{ г}$

$\omega(ZnSO_4) = 10 \% = 0.1$

$m_{р-ра}(Na_2S) = 0.078 \text{ кг}$

$m_{р-ра}(ZnSO_4) = 0.2 \text{ кг}$

Найти:

$m(осадка)$ - ?

Решение:

1. Составим уравнение химической реакции между сульфидом натрия и сульфатом цинка. Это реакция ионного обмена, в результате которой образуется нерастворимый сульфид цинка, выпадающий в осадок.

$Na_2S + ZnSO_4 \rightarrow ZnS \downarrow + Na_2SO_4$

2. Вычислим массы чистых веществ, вступивших в реакцию.

Масса сульфида натрия ($Na_2S$) в растворе:

$m(Na_2S) = m_{р-ра}(Na_2S) \cdot \omega(Na_2S) = 78 \text{ г} \cdot 0.1 = 7.8 \text{ г}$

Масса сульфата цинка ($ZnSO_4$) в растворе:

$m(ZnSO_4) = m_{р-ра}(ZnSO_4) \cdot \omega(ZnSO_4) = 200 \text{ г} \cdot 0.1 = 20 \text{ г}$

3. Рассчитаем молярные массы реагентов и продукта (осадка $ZnS$). Используем относительные атомные массы: $Ar(Na) = 23$, $Ar(S) = 32$, $Ar(Zn) = 65$, $Ar(O) = 16$.

Молярная масса сульфида натрия ($Na_2S$):

$M(Na_2S) = 2 \cdot Ar(Na) + Ar(S) = 2 \cdot 23 + 32 = 78 \text{ г/моль}$

Молярная масса сульфата цинка ($ZnSO_4$):

$M(ZnSO_4) = Ar(Zn) + Ar(S) + 4 \cdot Ar(O) = 65 + 32 + 4 \cdot 16 = 161 \text{ г/моль}$

Молярная масса сульфида цинка ($ZnS$):

$M(ZnS) = Ar(Zn) + Ar(S) = 65 + 32 = 97 \text{ г/моль}$

4. Найдем количество вещества (в молях) каждого реагента, чтобы определить, который из них находится в недостатке.

Количество вещества $Na_2S$:

$n(Na_2S) = \frac{m(Na_2S)}{M(Na_2S)} = \frac{7.8 \text{ г}}{78 \text{ г/моль}} = 0.1 \text{ моль}$

Количество вещества $ZnSO_4$:

$n(ZnSO_4) = \frac{m(ZnSO_4)}{M(ZnSO_4)} = \frac{20 \text{ г}}{161 \text{ г/моль}} \approx 0.124 \text{ моль}$

5. Сравним количества веществ реагентов с учетом стехиометрических коэффициентов в уравнении реакции (в данном случае они равны 1).

$\frac{n(Na_2S)}{1} = 0.1 \text{ моль}$

$\frac{n(ZnSO_4)}{1} \approx 0.124 \text{ моль}$

Поскольку $0.1 < 0.124$, сульфид натрия ($Na_2S$) является лимитирующим реагентом, то есть он прореагирует полностью, а сульфат цинка находится в избытке. Расчет массы осадка будем вести по недостатку ($Na_2S$).

6. По уравнению реакции, из 1 моль $Na_2S$ образуется 1 моль $ZnS$. Следовательно, количество вещества образовавшегося осадка равно количеству вещества прореагировавшего $Na_2S$.

$n(ZnS) = n(Na_2S) = 0.1 \text{ моль}$

7. Рассчитаем массу образовавшегося осадка сульфида цинка ($ZnS$).

$m(ZnS) = n(ZnS) \cdot M(ZnS) = 0.1 \text{ моль} \cdot 97 \text{ г/моль} = 9.7 \text{ г}$

Ответ: масса образовавшегося осадка составляет 9.7 г.