Масса смеси цинка и кремния по данным реакции
На растворение смеси цинка и кремния потребовалось 280 г 10%-ного раствора гидроксида натрия. Такое же количество смеси может прореагировать с 98 г 25%-ной серной кислоты. Определите массу смеси.
Дано
`m(text{р-ра } NaOH) = 280 text{ г}`
`ω(NaOH) = 10%`
`m(text{р-ра } H_2SO_4) = 98 text{ г}`
`ω(H_2SO_4) = 25%`
Найти
`m(смеси) = text{ ?}`
Решение
С гидроксидом натрия реагирует и цинк, и кремний. Запишем уравнения реакций:
`Zn + 2NaOH + 2H_2O = Na_2[Zn(OH)_4] + H_2 text{↑}`
`Si + 2NaOH + H_2O = Na_2SiO_3 + 2H_2 text{↑}`
С серной кислотой реагирует только цинк. Запишем уравнение реакции:
`Zn + H_2SO_4 = ZnSO_4 + H_2 text{↑}`
Найдём массу серной кислоты в растворе:
`m(H_2SO_4) = (ω(H_2SO_4)*m(text{р-ра } H_2SO_4))/100 = (25*98)/100 = 24.5 text{ г}`
Найдём количество вещества серной кислоты:
`n(H_2SO_4) = (m(H_2SO_4))/(M(H_2SO_4)) = 24.5/98 = 0.25 text{ моль}`
По уравнению реакции количество вещества цинка равно количеству вещества серной кислоты:
`n(Zn) = n(H_2SO_4) = 0.25 text{ моль}`
Рассчитаем массу цинка:
`m(Zn) = n(Zn)*M(Zn) = 0.25 * 65 = 16.25 text{ г}`
Найдём массу гидроксида натрия в растворе:
`m(NaOH) = (ω(NaOH)*m(text{р-ра } NaOH))/100 = (10*280)/100 = 28 text{ г}`
Найдём количество вещества гидроксида натрия:
`n(NaOH) = (m(NaOH))/(M(NaOH)) = 28/40 = 0.7 text{ моль}`
По уравнению реакции количество вещества гидроксида натрия, вступившего в реакцию с цинком, в два раза больше количества вещества цинка:
`n_(Zn)(NaOH) = 2*n(Zn) = 2*0.25 = 0.5 text{ моль}`
Вычислим количество вещества гидроксида натрия, необходимого для растворения кремния:
`n_(Si)(NaOH) = n(NaOH) - n_(Zn)(NaOH) = 0.7 - 0.5 = 0.2 text{ моль}`
По уравнению реакции количество вещества кремния в два раза меньше количества вещества гидроксида натрия, вступившего в реакцию с кремнием:
`n(Si) = (n_(Si)(NaOH))/2 = 0.2/2 = 0.1 text{ моль}`
Найдём массу кремния:
`m(Si) = n(Si)*M(Si) = 0.1*28 = 2.8 text{ г}`
Найдём массу смеси:
`m(смеси) = m(Zn) + m(Si) = 16.25 + 2.8 = 19.05 text{ г}`
Ответ
`m(смеси) = 19.05 text{ г}`