Question

К 10%-ному раствору соли, полученному при растворении в воде 75,8 г свинцового сахара ((CH3COO)2Pb • 3H2O), добавили 15,6 г цинка. После завершения реакции к полученной смеси добавили 312 г 10%-ного раствора сульфида натрия. Определите массовую долю сульфида натрия в полученном растворе (процессами гидролиза пренебречь). В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения исходных физических величин).

Answer 1

При взаимодействии сульфата цинка с магнием протекает реакция замещения: Zn + (CH3COO)2Pb → (CH3COO)2Zn + Pb↓  (I)
Вычислим количество вещества ацетата свинца и цинка, вступающих в реакцию (I): νисх.((CH3COO)2Pb • 3H2O) = νисх.((CH3COO)2Pb) = mисх.((CH3COO)2Pb • 3H2O)/M((CH3COO)2Pb • 3H2O) = 75,8 г /379 г/моль = 0,2 моль; νисх.(Zn) = mисх.(Zn)/M(Zn) = 15,6 г/65 г/моль = 0,24 моль.
По уравнению реакции (I) ν(Zn) = ν((CH3COO)2Pb), а по условию задачи количество вещества ацетата свинца меньше количества вещества цинка (0,2 моль (CH3COO)2Pb • 3H2O и 0,24 моль Zn), поэтому цинк прореагировал не полностью.
Расчет ведем по недостатку вещества, следовательно, νисх.((CH3COO)2Pb • 3H2O) = ν((CH3COO)2Zn) = ν(Pb) = νреаг.(Zn) = 0,2 моль и νост.(Zn) = 0,24 моль – 0,2 моль = 0,04 моль.
Для расчета в дальнейшем массы конечного раствора необходимо знать массы образовавшегося свинца, непрореагировавшего цинка и исходного раствора свинцового сахара: mост.(Pb) = νост.(Pb) • M(Pb) = 0,2 моль • 207 г/моль = 41,4 г; mост.(Zn) = νост.(Zn) • M(Zn) = 0,04 моль • 65 г/моль = 2,6 г; νисх.((CH3COO)2Pb • 3H2O) = νисх.((CH3COO)2Pb) = 0,2 моль, следовательно, m((CH3COO)2Pb) = ν((CH3COO)2Pb) • M((CH3COO)2Pb) = 0,2 моль • 325 г/моль = 65 г; mисх.(р-ра CH3COO)2Pb) = m((CH3COO)2Pb)/ω((CH3COO)2Pb) • 100% = 65 г/10% • 100% = 650 г.
С раствором сульфида натрия реагирует образовавшийся по реакции (I) ацетат цинка: (CH3COO)2Zn + Na2S → ZnS↓ + 2CH3COONa (II)
Вычислим массу и количество вещества сульфида натрия: mисх.(Na2S) = mисх.(р-ра Na2S) • ω(Na2S) = 312 г • 0,1 = 31,2 г; νисх.(Na2S) = mисх.(Na2S)/M(Na2S) = 31,2 г/78 г/моль = 0,4 моль.
Согласно уравнению реакции (II) ν((CH3COO)2Zn) = ν(Na2S), следовательно, количество вещества непрореагировавшего сульфида натрия равно: νост.(Na2S) = νисх.(Na2S) – νреаг.(Na2S) = 0,4 моль – 0,2 моль = 0,2 моль; mост.(Na2S) = νреаг.(Na2S) • M(Na2S) = 0,2 моль • 78 г/моль = 15,6 г.
Для расчета массы конечного раствора необходимо вычислить массу сульфида цинка: ν((CH3COO)2Zn) = ν(ZnS) = 0,2 моль и m(ZnS) = ν(ZnS) • M(ZnS) = 0,2 моль • 97 г/моль = 19,4 г.
Массу полученного раствора вычисляем по формуле: m(р-ра) = mисх.(р-ра (CH3COO)2Pb) + mисх.(Zn) – mост.(Zn) – m(Pb) + mисх.(р-ра Na2S) – m(ZnS) = 650 г + 15,6 г – 2,6 г – 41,4 г + 312 г − 19,4 г = 914,2 г.
Массовая доля сульфида натрия в образовавшемся растворе равна: ω(Na2S) = mост.(Na2S)/m(р-ра) • 100% = 15,6 г/914,2 г • 100% = 1,71%.