дано:
- масса сульфата никеля(II) (NiSO4) = 5,95 г
- объем воды = 10,0 мл
- температура раствора = 70 °C
- температура охлаждения = 10 °C
- массовая доля кислорода в осадке = 62,66 %
- массовая доля соли в растворе = 24,2 %
найти:
а) формулу вещества, которое выпадает в осадок
б) массу образовавшегося осадка
в) массу осадка при использовании навески сульфата никеля(II) массой 4,95 г
решение:
а) Сначала найдем молекулярную массу сульфата никеля(II):
- Ni: 58,69 г/моль
- S: 32,07 г/моль
- O: 16,00 г/моль (4 атома кислорода)
Молекулярная масса NiSO4 = 58,69 + 32,07 + 4 * 16,00 = 58,69 + 32,07 + 64,00 = 154,76 г/моль
Теперь рассчитаем количество моль сульфата никеля(II):
n(NiSO4) = m(NiSO4) / M(NiSO4) = 5,95 г / 154,76 г/моль ≈ 0,0384 моль
При охлаждении сульфат никеля может образовать осадок основного сульфата никеля(II), который имеет формулу NiSO4 * xH2O. Учитывая массовую долю кислорода в осадке:
62,66 % - это масса кислорода по отношению к общей массе осадка.
Пусть общая масса осадка равна m. Тогда масса кислорода в осадке:
m(O) = 0,6266 * m
Масса остальных элементов в осадке = m - m(O) = m - 0,6266 * m = 0,3734 * m
Так как в основном сульфате у нас есть один никель и один серный радикал:
- Восстановим формулу с учетом 1 никеля и 1 серы:
M(Ni) + M(S) + m(H2O) = m
Где m(H2O) - это масса воды в кристаллогидрате.
Если предположить, что это основной сульфат Никеля(II) с водой, то:
- Ni = 58,69 г/моль
- S = 32,07 г/моль
- O (в расчетах учитываем для NiSO4 и H2O): 16 г/моль
Возьмем k молекул воды, тогда:
(58,69 + 32,07 + 4 * 16) + k * 18 = m
Произведем расчеты, чтобы соотнести с 62,66% кислорода.
б) Найдем массу осадка. Известно, что массовая доля соли в растворе = 24,2 %, значит:
м(раствора) = 10,0 мл * 1 г/мл = 10,0 г
м(соли) = 24,2% * 10,0 г = 2,42 г
Следовательно, оставшаяся масса будет составлять:
м(осадка) = 10,0 г - 2,42 г = 7,58 г
Теперь рассчитаем массу осадка, используя ранее найденные данные об относительном содержании кислорода.
Если масса осадка m = 7,58 г, тогда:
м(О) = 0,6266 * 7,58 = 4,64 г
Определяем количество моль кислорода в осадке:
n(O) = 4,64 г / 16 г/моль = 0,29 моль
Следовательно, определяем, сколько моль всего:
количество других элементов составит 0,3734 * 7,58 = 2,84 г
Это можно описать как NiSO4 * H2O (гидраты).