Задание 34 ЕГЭ по химии · 32061A

Запишем уравнения реакций цинка и карбоната цинка с серной кислотой:
Zn + H₂SO₄ → ZnSO₄ + H₂↑
Вторая реакция протекает с выделением углекислого газа:
ZnCO₃ + H₂SO₄ → ZnSO₄ + CO₂↑ + H₂O
Пусть x моль — количество вещества цинка, а y моль — количество вещества карбоната цинка. В смеси число атомов цинка равно x+y, а число атомов кислорода — 3y. По условию:
x+y3y=56, 6x=9y, x=1,5y
Количество вещества смеси газов при нормальных условиях:
n_газов=VV_m=22,4 л22,4 л/моль=1 моль
Из уравнений реакций следует, что из 1 моль цинка образуется 1 моль водорода, а из 1 моль карбоната цинка — 1 моль углекислого газа. Поэтому x+y=1 моль. Совместно с соотношением x=1,5y получаем:
1,5y+y=1, y=0,4 моль, x=0,6 моль
Количество вещества сульфата цинка равно сумме количеств исходных веществ:
n(ZnSO₄)=x+y=1 моль
Количество вещества серной кислоты, вступившей в реакцию, также равно 1 моль. При добавлении раствора гидроксида натрия сначала образуются сульфат натрия и гидроксид цинка:
ZnSO₄ + 2NaOH → Na₂SO₄ + Zn(OH)₂↓
Так как гидроксид цинка амфотерен, в избытке гидроксида натрия он растворяется с образованием растворимого тетрагидроксоцинката натрия:
Zn(OH)₂ + 2NaOH → Na₂[Zn(OH)₄]
Масса гидроксида натрия в добавленном растворе:
m(NaOH)=500 г· 0,40=200 г
Количество вещества гидроксида натрия:
n(NaOH)=200 г40 г/моль=5 моль
Для образования сульфата натрия и растворения гидроксида цинка требуется 2+2=4 моль гидроксида натрия. Значит, гидроксид натрия находится в избытке, а осадка в конечном растворе не остаётся.
n_изб(NaOH)=5-4=1 моль
Количество вещества и масса образовавшегося сульфата натрия:
n(Na₂SO₄)=1 моль, m(Na₂SO₄)=1 моль·142 г/моль=142 г
Масса выделившихся газов:
m_газов=0,6 моль·2 г/моль+0,4 моль·44 г/моль=18,8 г
Так как все вещества после добавления щёлочи находятся в конечном растворе, его масса равна массе исходных растворов за вычетом массы выделившихся газов:
m_р-ра=500 г+500 г-18,8 г=981,2 г
Вычислим массовую долю сульфата натрия в конечном растворе:
ω(Na₂SO₄)=142 г981,2 г·100%=14,47%