Решение: Массовая доля гидроксида калия
Медный купорос ($\mathrm{CuSO_4 \cdot 5H_2O}$) массой 100 г растворили в воде и получили раствор с массовой долей соли 20%. К этому раствору добавили 32,5 г цинка и после завершения реакции ещё 560 г 40%-ного раствора гидроксида калия. Определите массовую долю гидроксида калия в полученном растворе.
В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления, указывая единицы измерения искомых физических величин.
Решение по шагам
13 шаговМасса медного купороса в исходном растворе равна:
$$m(\mathrm{CuSO_4 \cdot 5H_2O}) = 100 \cdot 0{,}20 = 20\ \text{г}$$Вычислим количество вещества медного купороса:
$$M(\mathrm{CuSO_4 \cdot 5H_2O}) = 250\ \text{г/моль};\quad n(\mathrm{CuSO_4 \cdot 5H_2O}) = \frac{20}{250} = 0{,}08\ \text{моль}$$Цинк реагирует с сульфатом меди(II):
$$\mathrm{Zn + CuSO_4 \rightarrow ZnSO_4 + Cu}$$Количество вещества цинка до реакции:
$$n(\mathrm{Zn}) = \frac{32{,}5}{65} = 0{,}50\ \text{моль}$$По уравнению первой реакции 0,08 моль цинка реагирует с 0,08 моль медного купороса. В избытке останется:
$$n(\mathrm{Zn})_{\text{ост}} = 0{,}50 - 0{,}08 = 0{,}42\ \text{моль}$$Избыток цинка реагирует с гидроксидом калия с образованием растворимого тетрагидроксоцинката калия:
$$\mathrm{Zn + 2KOH + 2H_2O \rightarrow K_2[Zn(OH)_4]}$$Масса гидроксида калия в добавленном растворе:
$$m(\mathrm{KOH})_{\text{нач}} = 560 \cdot 0{,}40 = 224\ \text{г}$$Количество вещества гидроксида калия, израсходованного на реакцию с цинком:
$$n(\mathrm{KOH})_{\text{расх}} = 2 \cdot 0{,}42 = 0{,}84\ \text{моль}$$Масса израсходованного гидроксида калия:
$$m(\mathrm{KOH})_{\text{расх}} = 0{,}84 \cdot 56 = 47{,}04\ \text{г}$$Масса гидроксида калия, оставшегося в растворе:
$$m(\mathrm{KOH})_{\text{ост}} = 224 - 47{,}04 = 176{,}96\ \text{г}$$В осадок выпадает медь. Её масса:
$$m(\mathrm{Cu}) = 0{,}08 \cdot 64 = 5{,}12\ \text{г}$$Масса полученного раствора равна общей массе веществ за вычетом массы осадка меди:
$$m_{\text{р-ра}} = 100 + 32{,}5 + 560 - 5{,}12 = 687{,}38\ \text{г}$$Массовая доля гидроксида калия в полученном растворе:
$$\omega(\mathrm{KOH}) = \frac{176{,}96}{687{,}38} \cdot 100\% \approx 25{,}75\%$$Массовая доля гидроксида калия в полученном растворе составляет примерно 25,75%.
Этот ответ получен в разборе, но не сверен с официальным ключом из банка — проверьте выкладки, прежде чем заучивать результат.
Где здесь ошибаются
Считать, что в первой реакции расходуется весь цинк.
Не учитывать последующую реакцию избытка цинка с гидроксидом калия.
Включать осадок меди в массу полученного раствора.
Использовать массу безводного сульфата меди вместо массы медного купороса $\mathrm{CuSO_4 \cdot 5H_2O}$.