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?
Для начала определим, какого количества хлора хватит для полного сгорания 10,00 г цинка.
Zn + Cl2 -> ZnCl2
MZnZnZn = 65,38 г/моль
MCl2Cl2Cl2 = 2 * 35,45 г/моль = 70,90 г/моль
MZnCl2ZnCl2ZnCl2 = 65,38 + 70,90 = 136,28 г/моль
nZnZnZn = mZnZnZn / MZnZnZn = 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 VCl2Cl2Cl2 = nCl2Cl2Cl2 RT / P = 0,153 моль 0,0821 латм/моль</em>Кмоль</em>Кмоль</em>К * 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.
nZnCl2ZnCl2ZnCl2 = 0,153 моль
МZnCl2ZnCl2ZnCl2 = 136,28 г/моль
mZnCl2ZnCl2ZnCl2 = nZnCl2ZnCl2ZnCl2 MZnCl2ZnCl2ZnCl2 = 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:
mNaOHNaOHNaOH = V d = 0,200 л 1,43 г/мл = 0,286 г
Масса воды в растворе:
mH2OH2OH2O = mNaOHNaOHNaOH / 0,40 = 0,286 г / 0,40 = 0,715 г
Таким образом, массовая доля воды в полученном растворе равна:
mH2OH2OH2O / m(H2O)+m(NaOH)m(H2O) + m(NaOH)m(H2O)+m(NaOH) 100% = 0,715 г / 0,715г+0,286г0,715 г + 0,286 г0,715г+0,286г 100% ≈ 71,4%