Навеску гранул цинка массой 10,00 г сожгли в закрытом сосуде, содержащем 3,00 л хлора (20°С, давление 1 атм). Сосуд охладили до комнатной температуры, полученное твердое вещество обработали 200 мл 40% раствора гидроксида натрия (плотность 1,43 г/мл). Какова будет массовая доля воды в полученном растворе?

Предыдущий
вопрос Следующий
вопрос

Для начала определим, какого количества хлора хватит для полного сгорания 10,00 г цинка.

Zn + Cl2 -> ZnCl2

M(Zn) = 65,38 г/моль
M(Cl2) = 2 * 35,45 г/моль = 70,90 г/моль
M(ZnCl2) = 65,38 + 70,90 = 136,28 г/моль

n(Zn) = m(Zn) / M(Zn) = 10,00 г / 65,38 г/моль ≈ 0,153 моль

Так как соединение образуется в соотношении 1:1, такое же количество молей должно быть у хлора.

Тогда V(Cl2) = n(Cl2) RT / P = 0,153 моль 0,0821 латм/(мольК) * 293,15 К / 1 атм ≈ 3,91 л

Т.к. в сосуде содержится 3,00 л хлора, то он необходим в избытке.

Далее найдем количество полученного ZnCl2 и рассчитаем массовую долю воды в растворе.

n(ZnCl2) = 0,153 моль

М(ZnCl2) = 136,28 г/моль

m(ZnCl2) = n(ZnCl2) M(ZnCl2) = 0,153 моль 136,28 г/моль = 20,83 г

Объем реакционной смеси равен 3,00 л + 200 мл = 3,20 л = 0,00320 м^3

Масса раствора гидроксида натрия:

m(NaOH) = V d = 0,200 л 1,43 г/мл = 0,286 г

Масса воды в растворе:

m(H2O) = m(NaOH) / 0,40 = 0,286 г / 0,40 = 0,715 г

Таким образом, массовая доля воды в полученном растворе равна:

m(H2O) / (m(H2O) + m(NaOH)) 100% = 0,715 г / (0,715 г + 0,286 г) 100% ≈ 71,4%