Какова массовая доля нитрата калия в растворе, если нитрат цинка прокалили, и в результате получили смесь газов объёмом 6,72 л (н.у.) и остаток массой 38,07 г, к которому добавили 14%-ный раствор гидроксида калия для образования тетрагидроксо-цинката калия?

Химия 9 класс Расчёты по химическим реакциям и растворам массовая доля нитрата калия раствор нитрата цинка газовая смесь гидроксид калия тетрагидроксо-цинкат калия Новый

Для решения этой задачи, нам нужно последовательно рассмотреть все этапы, начиная с нитрата цинка и заканчивая образованием тетрагидроксо-цинката калия.

Шаг 1: Определение реакции прокаливания нитрата цинка

Нитрат цинка (Zn(NO3)2) при прокаливании разлагается, образуя оксид цинка (ZnO), оксид азота (NO2) и кислород (O2). Уравнение реакции выглядит следующим образом:

2 Zn(NO3)2 → 2 ZnO + 4 NO2 + O2

Шаг 2: Определение объема газов

Из условия задачи известно, что объем образовавшихся газов составляет 6,72 л при нормальных условиях (н.у.). При н.у. 1 моль газа занимает 22,4 л. Поэтому, чтобы найти количество молей газов, используем следующую формулу:

n = V / Vm

где:

• n — количество молей газа,
• V — объем газа (6,72 л),
• Vm — молярный объем газа (22,4 л/моль).

Подставляя значения, получаем:

n = 6,72 л / 22,4 л/моль = 0,3 моль.

Шаг 3: Определение массы остатка

Остаток после прокаливания имеет массу 38,07 г. Это оксид цинка (ZnO). Теперь найдем количество молей ZnO:

Молярная масса ZnO = 65,38 г/моль (Zn) + 16 г/моль (O) = 81,38 г/моль.

n(ZnO) = m / M = 38,07 г / 81,38 г/моль ≈ 0,467 моль.

Шаг 4: Определение количества нитрата калия

Теперь, когда мы знаем количество образовавшихся газов и остатка, можем определить, сколько нитрата калия (KNO3) потребуется для реакции с образовавшимся оксидом цинка.

Реакция между ZnO и KOH для образования тетрагидроксо-цинката калия выглядит следующим образом:

ZnO + 4 KOH → K2[Zn(OH)4].

Из уравнения видно, что 1 моль ZnO реагирует с 4 молями KOH. Поскольку у нас есть 0,467 моль ZnO, то необходимо:

n(KOH) = 4 * n(ZnO) = 4 * 0,467 ≈ 1,868 моль.

Шаг 5: Определение массовой доли нитрата калия

Теперь, чтобы найти массовую долю нитрата калия в растворе, нужно знать массу KNO3. Молярная масса KNO3 = 39,1 г/моль (K) + 14 г/моль (N) + 3*16 г/моль (O) = 101,1 г/моль.

Теперь найдем массу KNO3:

m(KNO3) = n(KOH) * M(KNO3) = 1,868 моль * 101,1 г/моль ≈ 188,0 г.

Шаг 6: Расчет массовой доли

Массовая доля KNO3 в растворе определяется как:

ω(KNO3) = (m(KNO3) / (m(KNO3) + m(KOH))) * 100%.

Здесь нужно знать массу KOH, которую мы добавили. Для этого используем количество молей KOH:

m(KOH) = n(KOH) * M(KOH) = 1,868 моль * 56,1 г/моль ≈ 104,4 г.

Теперь подставим все значения:

ω(KNO3) = (188,0 г / (188,0 г + 104,4 г)) * 100% ≈ 64,3%.

Таким образом, массовая доля нитрата калия в растворе составляет примерно 64,3%.