Правильный ответ
Ответ:
[1] 2ZnSO4 + 2H2O = 2Zn + O2 + H2SO4 (электролиз)
[2] 2H2O = 2H2 + O2 (электролиз)
[3] Fe + H2SO4 = FeSO4 + H2
mост.(ZnSO
4)
=
mисх(ZnSO
4) –
mпрореаг.(ZnSO
4) = 64,4 – (161· 0,3) = 16,1 г
m(FeSO4) = n · M = 0,3 · 152 = 45,6 г
ω(ZnSO4) = m(ZnSO4) : mр-ра · 100% = 16,1 : 279,7 · 100% = 5,76 %
ω(FeSO4) = m(FeSO4) : mр-ра · 100% = 45,55 : 279,7 · 100% = 16,3 %
Полное решение
- Запишем уравнения реакций
[1] 2ZnSO4 + 2H2O = 2Zn + O2 + H2SO4 (электролиз)
[2] 2H2O = 2H2 + O2 (электролиз)
[3] Fe + H2SO4 = FeSO4 + H2
- Вычислим количества исходных веществ
m(ZnSO4) = m(р-ра) · ω(ZnSO4) = 322 · 0,2 = 64,4 г
nобщ.(O2) = V : VА = 24,64 : 22,4 = 1,1 моль
mобщ.(O2) = n · M = 1,1 · 32 = 35,2 г
n(Fe) = m : M = 19,6 : 56 = 0,35 моль
- Вычислим количества вещества в конечном растворе
Пусть nпрореаг.(ZnSO4) = x моль, тогда n(O2) = 0,5x
n(H2) = 2 · (1,1 – 0,5x)
mост.(ZnSO4) = mисх. – M · x = 64,4 – 161x
m( H2 ) = M · n = 2 · (2,2 – x)
m р-ра после электролиза = mисх.р-ра (ZnSO4) – m(Zn) – mобщ.(O2) – m(H2)
m р-ра после электролиза = 322– 65x – 35,2– (4,4 – 2x) = 282,4 – 63x
m р-ра после электролиза = 322 – 65x – 35,2 – (4,4-2x)
mост.(ZnSO4) = ωкон.р-ра(ZnSO4) · mкон.р-ра
ωкон.(ZnSO4) = 0,611 ⟹ 64,4 –161x = 0,611· (282,4 – 63x)
157,16x = 47,15
х = 0,3 моль
n(Fe) = 0,35 > 0,3 ⟹ Fe в избытке
в реакцию вступило 0,3 моль железа
m(Fe)= n · M = 56 · 0,3 = 16,8 г
n(Fe) = n (H2) = 0,3 моль
m(FeSO4) = n · M = 0,3 · 152 = 45,6 г
- Вычислим массовые доли веществ в конечном растворе
mост.(ZnSO4) = mисх(ZnSO4) – mпрореаг.(ZnSO4)
mост.(ZnSO4) = 64,4 – (161· 0,3) = 16,1 г
mкон.р-ра(ZnSO4) = mост.(ZnSO4 ) : ω(ZnSO4) = 16,1 : 0,611 = 263,5 г
m(H2) = n · M = 0,3 · 2 = 0,6 г
mкон.р-ра = mр-ра после электролиза – m(H2) + m(Fe)
mкон.р-ра = 263,5 – 0,6 + 16,8 = 279,7 г
ω(ZnSO4) = m(ZnSO4) : mр-ра · 100% = 16,1 : 279,7 · 100% = 5,76 %
ω(FeSO4) = m(FeSO4) : mр-ра · 100% = 45,6 : 279,7 · 100% = 16,3 %
