Задания 34 (C4) (2017). Расчет массовой доли химического соединения в смеси.

Ответ: 25,4%

Пояснение:

При пропускании водорода над оксидом меди (II) восстанавливается медь:
CuO + H₂ → Cu + H₂O (нагревание) (I)

Твердый остаток, состоящий из металлической меди и непрореагировавшего оксида меди (II), реагирует с концентрированной серной кислотой согласно уравнениям:
Cu + 2H₂SO₄(конц.) → CuSO₄ + SO₂↑ + 2H₂O (II)
CuO + H₂SO₄ → CuSO₄ + H₂O (III)

Вычислим количество вещества водорода, участвовавшего в восстановлении оксида меди (II):
ν(H₂) = V(H₂)/V_m = 3,36 л/22,4 л/моль = 0,15 моль,
ν(H₂) = ν(Cu) = 0,15 моль, следовательно, m(Cu) = 0,15 моль · 64 г/моль = 9,6 г.

Вычислим массу непрореагировавшего CuO, зная массу твердого остатка:
m(CuO) = m(тв. ост.) – m(Cu) = 10,4 г – 9,6 г = 0,8 г.

Вычислим количество вещества оксида меди (II):
ν(CuO) = m(CuO)/M(CuO) = 0,8 г/80 г/моль = 0,01 моль.

Согласно уравнению (I) ν(Cu) = ν_I(CuSO₄), согласно уравнению (II) ν(CuO) = ν_II(CuSO₄), следовательно, ν_общ.(CuSO₄) = ν_I(CuSO₄) + ν_II(CuSO₄) = 0,01 моль + 0,15 моль = 0,16 моль.

Вычислим общую массу сульфата меди (II):
m_общ.(CuSO₄) = ν_общ.(CuSO₄) · M(CuSO₄) = 0,16 моль · 160 г/моль = 25,6 г.

Для того чтобы вычислить массу образовавшегося раствора, необходимо учесть массу диоксида серы, выделяющегося в реакции (II):
ν(Cu) = ν(SO₂), следовательно, ν(SO₂) = 0,15 моль и m(SO₂) = ν(SO₂) · M(SO₂) = 0,15 моль · 64 г/моль = 9,6 г.

Вычислим массу образовавшегося раствора:
m(р-ра) = m(тв. ост.) + m(р-ра H₂SO₄) – m(SO₂) = 10,4 г + 100 г – 9,6 г = 100,8 г.

Массовая доля сульфата меди (II) в образовавшемся растворе равна:
ω(CuSO₄) = m(CuSO₄)/m(р-ра) · 100% = 25,6 г/100,8 г · 100% = 25,4%.

Ответ: 13,84%

Пояснение:

При пропускании водорода над оксидом меди (II) восстанавливается медь:
CuO + H₂ → Cu + H₂O (нагревание) (I)

Твердый остаток, состоящий из металлической меди и оксида меди (II), реагирует с раствором азотной кислоты согласно уравнениям:
3Cu + 8HNO₃(20%-ный р-р) → 3Cu(NO₃)₂ + 2NO↑ + 4H₂O (II)
CuO + 2HNO₃(20%-ный р-р) → Cu(NO₃)₂ + H₂O (III)

Вычислим количество вещества водорода и оксида меди (II), участвовавших в реакции (I):
ν(H₂) = V(H₂)/V_m = 3,36 л/22,4 л/моль = 0,15 моль, ν(CuO) = 16 г/80 г/моль = 0,2 моль.

По уравнению реакции (I) ν(H₂) = ν(CuO), а по условию задачи количество вещества водорода в недостатке (0,15 моль H₂ и 0,1 моль CuO), поэтому оксид меди (II) прореагировал не полностью.

Расчет ведем по недостатку вещества, следовательно, ν(Cu) = ν(H₂) = 0,15 моль и ν_ост.(CuO) = 0,2 моль – 0,15 моль = 0,05 моль.

Для расчета в дальнейшем массы раствора необходимо знать массы образовавшейся меди и непрореагировавшего оксида меди (II):
m(Cu) = ν(Cu) · M(Cu) = 0,15 моль · 64 г/моль = 9,6 г;
m_ост.(CuO) = ν(CuO) ·  M(CuO) = 0,05 моль · 80 г/моль = 4 г.

Общая масса твердого остатка равна: m(тв. ост.) = m(Cu) + m_ост.(CuO) = 9,6 г + 4 г = 13,6 г.

Вычисли исходные массу и количества вещества азотной кислоты:
m_исх.(HNO₃) = m(р-ра HNO₃) · ω(HNO₃) = 535,5 г · 0,2 = 107,1 г;
ν_исх.(HNO₃) = m_исх.(HNO₃)/M(HNO₃) = 107,1 г/63 г/моль = 1,7 моль.

По уравнению реакции (II) ν_II(HNO₃) = 8/3ν(Cu), по уравнению реакции (III) ν_III(HNO₃) = 2ν(CuO), следовательно, ν_общ.(HNO₃) = ν_II(HNO₃)  + ν_III(HNO₃) = 8/3 · 0,15 моль + 2 · 0,05 мольмо = 0,5 ль.

Общая масса прореагировавшей в результате реакций (II) и (III) равна:
m_общ.(HNO₃) = ν_общ.(HNO₃) · M(HNO₃) = 0,5 моль · 63 г/моль = 31,5 г.

Вычислим массу непрореагировавшей азотной кислоты:
m_ост.(HNO₃) = m_исх.(HNO₃) – m_общ.(HNO₃) = 107,1 г – 31,5 г = 75,6 г.

Для того чтобы вычислить массу образовавшегося раствора, необходимо учесть массу оксида азота (II), выделяющегося в реакции (II):
ν(NO) = 2/3ν(Cu), следовательно, ν(NO) = 2/3 · 0,15 моль = 0,1 моль и m(NO) = ν(NO) · M(NO) = 0,1 моль · 30 г/моль = 3 г.

Вычислим массу образовавшегося раствора:
m(р-ра) = m(тв. ост.) + m(р-ра HNO₃) – m(NO) = 13,6 г + 535,5 г – 3 г = 546,1 г.

Массовая доля азотной кислоты в образовавшемся растворе равна:
ω(HNO₃) = m_ост.(HNO₃)/m(р-ра) · 100% = 75,6 г/546,1 г · 100% = 13,84%.

Ответ: 5,12%

Пояснение:

При взаимодействии сульфата меди (II) с железом протекает реакция замещения:
Fe + CuSO₄ → FeSO₄ + Cu (I)

Вычислим количество вещества медного купороса и железа, вступающих в реакцию (I):
ν(CuSO₄ · 5H₂O) = m(CuSO₄ · 5H₂O)/M(CuSO₄ · 5H₂O) = 12,5 г/250 г/моль = 0,05 моль;
ν_исх.(Fe) = m_исх.(Fe)/M(Fe) = 5,6 г/56 г/моль = 0,1 моль.

По уравнению реакции (I) ν(Fe) = ν(CuSO₄), а по условию задачи количество вещества медного купороса в недостатке (0,05 моль CuSO₄ · 5H₂O и 0,1 моль Fe), поэтому железо прореагировало не полностью.

С сульфидом натрия взаимодействует только сульфат железа (II):
FeSO₄ + Na₂S → FeS↓ + Na₂SO₄ (II)

Расчет ведем по недостатку вещества, следовательно, ν(CuSO₄ · 5H₂O) = ν(Cu) = ν(FeSO₄) = 0,05 моль и ν_ост.(Fe) = 0,1 моль – 0,05 моль = 0,05 моль.

Для расчета в дальнейшем массы конечного раствора необходимо знать массы образовавшейся меди, непрореагировавшего железа (реакция (I)) и исходного раствора медного купороса:
m(Cu) = ν(Cu) · M(Cu) = 0,05 моль · 64 г/моль = 3,2 г;
m_ост.(Fe) = ν_ост.(Fe) · M(Fe) = 0,05 моль · 56 г/моль = 2,8 г;
ν(CuSO₄ · 5H₂O) = ν(CuSO₄) = 0,05 моль, следовательно, m(CuSO₄) = ν(CuSO₄) · M(CuSO₄) = 0,05 моль · 160 г/моль = 8 г;
m_исх.(р-ра CuSO₄) = m(CuSO₄)/ω(CuSO₄) · 100% = 8 г/20% · 100% = 40 г.

С сульфидом натрия взаимодействует только сульфат железа (II) (сульфат меди (II) полностью прореагировал по реакции (I)).

Вычислим массу и количество вещества сульфида натрия:
m_исх.(Na₂S) = m_исх.(р-ра Na₂S) · ω(Na₂S) = 117 г · 0,1 = 11,7 г;
ν_исх.(Na₂S) = m_исх.(Na₂S)/M(Na₂S) = 11,7 г/78 г/моль = 0,15 моль.

По уравнению реакции (II) ν(Na₂S) = ν(FeSO₄), а по условию реакции сульфид натрия в избытке (0,15 моль Na₂S и 0,05 моль FeSO₄). Расчет ведем по недостатку, т.е. по количеству вещества сульфата железа (II)).

Вычислим массу непрореагировавшего сульфида натрия:
ν_ост.(Na₂S) = ν_исх.(Na₂S) – ν_реаг.(Na₂S) = 0,15 моль – 0,05 моль = 0,1 моль;
m_ост.(Na₂S) = ν(Na₂S) · M(Na₂S) = 0,1 моль · 78 г/моль = 7,8 г.

Для расчета массы конечного раствора необходимо вычислить массу выпавшего в осадок по реакции (II) сульфида железа (II):
ν(FeSO₄) = ν(FeS) и m(FeS) = ν(FeS) · M(FeS) = 0,05 моль · 88 г/моль = 4,4 г.

Массу полученного раствора вычисляем по формуле:
m(р-ра) = m_исх.(р-ра CuSO₄) + m_исх.(Fe) − m_ост.(Fe) – m(Cu) + m_исх.(р-ра Na₂S) – m(FeS) = 40 г + 5,6 г – 3,2 г − 2,8 г + 117 г – 4,4 г = 152,2 г.

Массовая доля сульфида натрия в образовавшемся растворе равна:
ω(Na₂S) = m(Na₂S)/m(р-ра) · 100% = 7,8 г/152,2 г · 100% = 5,12%.

Ответ: 13,72 %

Пояснение:

При взаимодействии сульфата меди (II) с железом протекает реакция замещения:
Fe + CuSO₄ → FeSO₄ + Cu (I)

20%-ная серная кислота реагирует с железом по уравнению:
Fe + H₂SO₄(разб.) → FeSO₄ + H₂ (II)

Вычислим количество вещества медного купороса и железа, вступающих в реакцию (I):
ν(CuSO₄ · 5H₂O) = m(CuSO₄ · 5H₂O)/M(CuSO₄ · 5H₂O) = 37,5 г/250 г/моль = 0,15 моль;
ν_исх.(Fe) = m_исх.(Fe)/M(Fe) = 11,2 г/56 г/моль = 0,2 моль.

По уравнению реакции (I) ν(Fe) = ν(CuSO₄), а по условию задачи количество вещества медного купороса в недостатке (0,15 моль CuSO₄ · 5H₂O и 0,2 моль Fe), поэтому железо прореагировало не полностью.

Расчет ведем по недостатку вещества, следовательно, ν(CuSO₄ · 5H₂O) = ν(Cu) = ν(FeSO₄) = 0,15 моль и ν_ост.(Fe) = 0,2 моль – 0,15 моль = 0,05 моль.
Для расчета в дальнейшем массы конечного раствора необходимо знать массу образовавшейся меди (реакция (I)) и исходного раствора медного купороса:
m(Cu) = ν(Cu) · M(Cu) = 0,15 моль · 64 г/моль = 9,6 г;
ν(CuSO₄ · 5H₂O) = ν(CuSO₄) = 0,15 моль, следовательно, m(CuSO₄) = ν(CuSO₄) · M(CuSO₄) = 0,15 моль · 160 г/моль = 24 г;
m_исх.(р-ра CuSO₄) = m(CuSO₄)/ω(CuSO₄) · 100% = 24 г/20% · 100% = 120 г.

Разбавленная серная кислота не реагирует с медью, а с железом взаимодействует по реакции (II).

Вычислим массу и количество вещества серной кислоты:
m_исх.(H₂SO₄) = m_исх.(р-ра H₂SO₄) · ω(H₂SO₄) = 100 г · 0,2 = 20 г;
ν_исх.(H₂SO₄) = m_исх.(H₂SO₄)/M(H₂SO₄) = 20 г/98 г/моль ≈ 0,204 моль.

Поскольку ν_ост.(Fe) = 0,05 моль, а ν_исх.(H₂SO₄) ≈ 0,204 моль, следовательно, в недостатке находится железо и полностью растворяется серной кислотой.
По уравнению реакции (II) ν(Fe) = ν(FeSO₄), то общее количество вещества сульфата железа (II) складывается из количеств, образующих по реакциям (I) и (II), и равны:
ν(FeSO₄) = 0,05 моль + 0,15 моль = 0,2 моль;
m(FeSO₄) = ν(FeSO₄) · M(FeSO₄) = 0,2 моль · 152 г/моль = 30,4 г.

Для расчета массы конечного раствора необходимо вычислить массу выделяющегося в результате реакции (II) водорода:
ν_ост.(Fe) = ν(H₂) = 0,05 моль и m(H₂) = ν(H₂) · M(H₂) = 0,05 моль · 2 г/моль = 0,1 г.

Массу полученного раствора вычисляем по формуле (массу непрореагировавшего по реакции (I) железа не учитываем, поскольку в реакции (II) оно переходит в раствор):
m(р-ра) = m_исх.(р-ра CuSO₄) + m_исх.(Fe) − m(Cu) + m_исх.(р-ра H₂SO₄) – m(H₂) = 120 г + 11,2 г – 9,6 г + 100 г – 0,1 г = 221,5 г.

Массовая доля сульфата железа (II) в образовавшемся растворе равна:
ω(FeSO₄) = m(FeSO₄)/m(р-ра) · 100% = 30,4 г/221,5 г · 100% = 13,72%.

Ответ: 2,38%

Пояснение:

При взаимодействии сульфата меди (II) с магнием протекает реакция замещения:
Mg + CuSO₄ → MgSO₄ + Cu(I)

25%-ная соляная кислота реагирует с магнием по уравнению:
Mg + 2HCl → MgCl₂ + H₂ (II)

Вычислим количество вещества медного купороса и магния, вступающих в реакцию (I):
ν(CuSO₄ · 5H₂O) = m(CuSO₄ · 5H₂O)/M(CuSO₄ · 5H₂O) = 50 г /250 г/моль = 0,2 моль;
ν_исх.(Mg) = m_исх.(Mg)/M(Mg) = 14,4 г/24 г/моль = 0,6 моль.

По уравнению реакции (I) ν(Mg) = ν(CuSO₄), а по условию задачи количество вещества медного купороса в недостатке (0,2 моль CuSO₄ · 5H₂O и 0,6 моль Mg), поэтому магний прореагировал не полностью.
Расчет ведем по недостатку вещества, следовательно, ν(CuSO₄ · 5H₂O) = ν(Cu) = ν_реаг.(Mg) = 0,2 моль и ν_ост.(Mg) = 0,6 моль – 0,2 моль = 0,4 моль.
Для расчета в дальнейшем массы конечного раствора необходимо знать массу образовавшейся меди (реакция (I)) и исходного раствора медного купороса:
m(Cu) = ν(Cu) · M(Cu) = 0,2 моль · 64 г/моль = 12,8 г;
ν(CuSO₄ · 5H₂O) = ν(CuSO₄) = 0,2 моль, следовательно, m(CuSO₄) = ν(CuSO₄) · M(CuSO₄) = 0,2 моль · 160 г/моль = 32 г;
m_исх.(р-ра CuSO₄) = m(CuSO₄)/ω(CuSO₄) · 100% = 32 г/20% · 100% = 160 г.

Соляная кислота не реагирует с медью, а взаимодействует с магнием по реакции (II).

Вычислим массу и количество вещества соляной кислоты:
m_исх.(HCl) = m_исх.(р-ра HCl) · ω(HCl) = 146 г · 0,25 = 36,5 г;
ν_исх.(HCl) = m_исх.(HCl)/M(HCl) = 36,5 г/36,5 г/моль = 1 моль.

Поскольку ν_ост.(Mg) = 0,4 моль, ν_исх.(HCl) = 1 моль и ν_исх.(HCl) > 2ν_ост.(Mg), то в недостатке находится магний и полностью растворяется соляной кислоте.

Вычислим количество вещества непрореагировавшей с магнием соляной кислоты:
ν_ост.(HCl) = ν_исх.(HCl) – ν_реаг.(HCl) = 1 моль – 2 · 0,4 моль = 0,2 моль;
m_ост.(HCl) = ν_ост.(HCl) · M(HCl) = 0,2 моль · 36,5 г/моль = 7,3 г.

Для расчета массы конечного раствора необходимо вычислить массу выделяющегося в результате реакции (II) водорода:
ν_ост.(Mg) = ν(H₂) = 0,4 моль и m(H₂) = ν(H₂) · M(H₂) = 0,4 моль · 2 г/моль = 0,8 г.

Массу полученного раствора вычисляем по формуле (массу непрореагировавшего по реакции (I) и магния не учитываем, поскольку в реакции (II) он переходит в раствор):
m(р-ра) = m_исх(р-ра CuSO₄) + m_исх.(Mg) − m(Cu) + m_исх.(р-ра HCl) – m(H₂) = 160 г + 14,4 г – 12,8 г + 146 г – 0,8 г = 306,8 г.

Массовая доля соляной кислоты в образовавшемся растворе равна:
ω(HCl) = m_ост.(HCl)/m(р-ра) · 100% = 7,3 г/306,8 г · 100% = 2,38%.

Ответ: 9,69%

Пояснение:

При взаимодействии сульфата меди (II) с цинком протекает реакция замещения:
Zn + CuSO₄ → ZnSO₄ + Cu (I)

Вычислим количество вещества медного купороса и цинка, вступающих в реакцию (I):
ν(CuSO₄ · 5H₂O) = m(CuSO₄ · 5H₂O)/M(CuSO₄ · 5H₂O) = 25 г /250 г/моль = 0,1 моль;
ν(Zn) = m(Zn)/M(Zn) = 19,5 г/65 г/моль = 0,3 моль.

По уравнению реакции (I) ν(Zn) = ν(CuSO₄), а по условию задачи количество вещества медного купороса в недостатке (0,1 моль CuSO₄ · 5H₂O и 0,3 моль Zn), поэтому цинк прореагировал не полностью.

Расчет ведем по недостатку вещества, следовательно, ν(CuSO₄ · 5H₂O) = ν(ZnSO₄) = ν(Cu) = ν_реаг.(Zn) = 0,1 моль и ν_ост.(Zn) = 0,3 моль – 0,1 моль = 0,2 моль.

Для расчета в дальнейшем массы конечного раствора необходимо знать массу образовавшейся меди (реакция (I)) и исходного раствора медного купороса:
m(Cu) = ν(Cu) · M(Cu) = 0,1 моль · 64 г/моль = 6,4 г;
ν(CuSO₄ · 5H₂O) = ν(CuSO₄) = 0,1 моль, следовательно, m(CuSO₄) = ν(CuSO₄) · M(CuSO₄) = 0,1 моль · 160 г/моль = 16 г;
m_исх.(р-ра CuSO₄) = m(CuSO₄)/ω(CuSO₄) · 100% = 16 г/10% · 100% = 160 г.

С раствором гидроксида натрия реагируют непрореагировавший полностью в реакции (I) цинк и сульфат цинка с образованием комплексной соли – тетрагидроксоцинката натрия:
Zn + 2NaOH + 2H₂O → Na₂[Zn(OH)₄] + H₂↑ (II)
ZnSO₄ + 4NaOH → Na₂[Zn(OH)₄] + Na₂SO₄ (III)

Вычислим массу и количество вещества гидроксида натрия:
m_исх.(NaOH) = m_исх.(р-ра NaOH) · ω(NaOH) = 240 г · 0,3 = 72 г;
ν_исх.(NaOH) = m_исх.(NaOH)/M(NaOH) = 72 г/40 г/моль = 1,8 моль.

Согласно уравнениям реакции (II) и (III) ν_II(NaOH) = 2ν_ост.(Zn) и ν_III(NaOH) = 4ν(ZnSO₄), следовательно, общее количество и масса реагирующей щелочи равны:
ν_общ.(NaOH) = ν_II(NaOH) + ν_III(NaOH) = 2 · 0,2 моль + 4 · 0,1 моль = 0,8 моль;
m_реаг.(NaOH) = ν_реаг.(NaOH) · M(NaOH) = 0,8 моль · 40 г/моль = 32 г.

Вычисли массу непрореагировавшей щелочи:
m_ост.(NaOH) = m_исх.(NaOH) − m_реаг.(NaOH) = 72 г – 32 г = 40 г.

Для расчета массы конечного раствора необходимо вычислить массу выделяющегося в результате реакции (II) водорода:
ν_ост.(Zn) = ν(H₂) = 0,2 моль и m(H₂) = ν(H₂) · M(H₂) = 0,2 моль · 2 г/моль = 0,4 г.

Массу полученного раствора вычисляем по формуле (массу непрореагировавшего по реакции (I) цинка не учитываем, поскольку в реакциях (II) и (III) переходит в раствор):
m(р-ра) = m_исх.(р-ра CuSO₄) + m_исх.(Zn) − m(Cu) + m_исх.(р-ра NaOH) – m(H₂) = 160 г + 19,5 г – 6,4 г + 240 г – 0,4 г = 412,7 г.

Массовая доля щелочи в образовавшемся растворе равна:
ω(NaOH) = m_ост.(NaOH)/m(р-ра) · 100% = 40 г/412,7 г · 100% = 9,69%.

Ответ: 4,03%

Пояснение:

При спекании алюминия с оксидом железа (III) более активный металл вытесняет менее активный из его оксида:
2Al + Fe₂O₃ → Al₂O₃ + 2Fe (I)

Вычислим количество вещества алюминия и оксида железа (III), вступающих в реакцию (I):
ν_исх.(Al) = m_исх.(Al)/M(Al) = 2,16 г /27 г/моль = 0,08 моль;
ν_исх.(Fe₂O₃) = m_исх.(Fe₂O₃)/M(Fe₂O₃) = 6,4 г/160 г/моль = 0,04 моль.

По уравнению реакции (I) ν(Al) = 2ν(Fe₂O₃) = 2ν(Al₂O₃) и по условию задачи количество вещества алюминия в два раза больше количества вещества оксида железа (III), следовательно, непрореагировавших веществ в реакции (I) не остается.

Количество вещества и масса образовавшего железа равны:
ν(Fe) = 2ν_исх.(Fe₂O₃) = 2 · 0,04 моль = 0,08 моль;
m(Fe) = ν(Fe) · M(Fe) = 0,08 моль · 56 г/моль = 4,48 г.

Для расчета в дальнейшем массы конечного раствора необходимо знать массу исходного раствора медного купороса:
ν(CuSO₄ · 5H₂O) = m(CuSO₄ · 5H₂O)/M(CuSO₄ · 5H₂O) = 25 г /250 г/моль = 0,1 моль;
ν(CuSO₄ · 5H₂O) = ν(CuSO₄) = 0,1 моль, следовательно, m(CuSO₄) = ν(CuSO₄) · M(CuSO₄) = 0,1 моль · 160 г/моль = 16 г;
m_исх.(р-ра CuSO₄) = m(CuSO₄)/ω(CuSO₄) · 100% = 16 г/20% · 100% = 80 г.

С раствором медного купороса реагирует образовавшееся по реакции (I) железо:
Fe + CuSO₄ → FeSO₄ + Cu (II)

По уравнению реакции (II) ν(Fe) = ν(CuSO₄), а по условию задачи количество вещества железа (0,1 моль CuSO₄ · 5H₂O и 0,08 моль Fe), поэтому железо прореагировало полностью.

Вычислим количество вещества и массу непрореагировавшего сульфата меди (II):
ν_ост.(CuSO₄) = ν_исх.(CuSO₄) − ν_реаг.(CuSO₄) = 0,1 моль – 0,08 моль = 0,02 моль;
m_ост.(CuSO₄) = ν_ост.(CuSO₄) · M(CuSO₄) = 0,02 моль  · 160 г/моль = 3,2 г.

Для расчета массы конечного раствора необходимо вычислить массу образовавшейся меди:
ν(Fe) = ν(Cu) = 0,08 моль и m(Cu) = ν(Cu) · M(Cu) = 0,08 моль · 64 г/моль = 5,12 г.

Массу полученного раствора вычисляем по формуле (образующееся по реакции (I) железо переходит в дальнейшем в раствор):
m(р-ра) = m_исх.(р-ра CuSO₄) + m(Fe) − m(Cu) = 80 г + 4,48 г – 5,12 г = 79,36 г.

Массовая доля сульфата меди (II) в образовавшемся растворе:
ω(CuSO₄) = m_ост.(CuSO₄)/m(р-ра) · 100% = 3,2 г/79,36 г · 100% = 4,03%.

Ответ: 5,97%

Пояснение:

Соляная кислота и фосфид кальция реагируют с образования хлорида кальция и выделением фосфина:
Ca₃P₂ + 6HCl → 3CaCl₂ + 2PH₃↑ (I)

Вычислим количество вещества соляной кислоты и фосфида кальция, вступающих в реакцию (I):
m_исх.(HCl) = m(р-ра HCl) · ω(HCl) = 182,5 г · 0,2 = 36,5 г, отсюда
ν_исх.(HCl) = m_исх.(HCl)/M(HCl) = 36,5 г/36,5 г/моль = 1 моль;
ν_исх.(Ca₃P₂) = m_исх.(Ca₃P₂)/M(Ca₃P₂) = 18,2 г/182 г/моль = 0,1 моль.

По уравнению реакции (I) ν(HCl) = 6ν(Ca₃P₂) = 2ν(CaCl₂), а по условию задачи количество вещества соляной кислоты в 10 раз больше количества вещества фосфида кальция, следовательно, непрореагировавшей остается соляная кислота:
ν_ост.(HCl) = ν_исх.(HCl) − 6ν(Ca₃P₂) = 1 моль − 6 · 0,1 моль = 0,4 моль.

Количество вещества и масса образовавшего фосфина равны:
ν(PH₃) = 2ν_исх.(Ca₃P₂) = 2 · 0,1 моль = 0,2 моль;
m(PH₃) = ν(PH₃) · M(PH₃) = 0,2 моль · 34 г/моль = 6,8 г.

Вычислим количество гидрата карбоната натрия:
ν_исх.(Na₂CO₃ · 10H₂O) = m_исх.(Na₂CO₃ · 10H₂O)/M(Na₂CO₃ · 10H₂O) = 200,2 г/286 г/моль =  0,7 моль.

В карбонатом натрия взаимодействуют и хлорид кальция, и соляная кислота:
Na₂CO₃ + CaCl₂ → CaCO₃↓ + 2NaCl (II)
Na₂CO₃ + 2HCl → 2NaCl + CO₂↑ + H₂O (III)

Вычислим общее количество вещества карбоната натрия, взаимодействующих с соляной кислотой и хлоридом кальция:
ν_реаг.(Na₂CO₃) = ν(CaCl₂) + 1/2ν_ост.(HCl) = 3ν_исх.(Ca₃P₂) + 1/2ν_ост.(HCl) = 3 · 0,1 моль + 1/2 · 0,4 моль = 0,3 моль + 0,2 моль = 0,5 моль.

Общее количество вещества и масса непрореагировавшего карбоната натрия равны:
ν_ост.(Na₂CO₃) = ν_исх.(Na₂CO₃) − ν_реаг.(Na₂CO₃) = 0,7 моль – 0,5 моль = 0,2 моль;
m_ост.(Na₂CO₃) = ν_ост.(Na₂CO₃) · M(Na₂CO₃) = 0,2 моль  · 106 г/моль = 21,2 г.

Для расчета в дальнейшем массы конечного раствора необходимо знать массы выпадающего в осадок по реакции (II) карбоната кальция и выделяющего по реакции (III) углекислого газа:
ν(CaCl₂) = ν(CaCO₃) = 3ν_исх.(Ca₃P₂) = 0,3 моль;
m(CaCO₃) = ν(CaCO₃) · M(CaCO₃) = 0,3 моль · 100 г/моль = 30 г;
ν(CO₂) = 1/2ν_ост.(HCl) = ½ · 0,4 моль = 0,2 моль;
m(CO₂) = ν(CO₂) · M(CO₂) = 0,2 моль · 44 г/моль = 8,8 г.

Массу полученного раствора вычисляем по формуле:
m(р-ра) = m_исх.(р-ра HCl) + m_исх.(Ca₃P₂) − m(PH₃) + m_исх.(Na₂CO₃ · 10H₂O) − m(CaCO₃) − m(CO₂) = 182,5 г + 18,2 г – 6,8 г + 200,2 г – 30 г – 8,8 г = 355,3 г.

Массовая доля карбоната натрия равна:
ω(Na₂CO₃) = m_ост.(Na₂CO₃)/m(р-ра) · 100% = 21,2 г/355,3 г · 100% = 5,97%.

Ответ: 10,76%

Пояснение:

Нитрид натрия и разбавленная серная кислота реагируют с образованием двух средних солей – сульфатом аммония и натрия:
2Na₃N + 4H₂SO₄ → 3Na₂SO₄ + (NH₄)₂SO₄ (I)

Вычислим количество вещества серной кислоты и нитрида натрия, реагирующих между собой:
m_исх.(H₂SO₄) = m(р-ра H₂SO₄) · ω(H₂SO₄) = 490 г · 0,2 = 98 г, отсюда
ν_исх.(H₂SO₄) = m_исх.(H₂SO₄)/M(H₂SO₄) = 98 г/98 г/моль = 1 моль;
ν_исх.(Na₃N) = m_исх.(Na₃N)/M(Na₃N) = 8,3 г/83 г/моль = 0,1 моль.

Вычислим количество непрореагировавшей по реакции (I) серной кислоты:
ν_ост.I(H₂SO₄) = ν_исх.(H₂SO₄) − 2ν_исх.(Na₃N) = 1 моль − 2 · 0,1 моль = 0,8 моль.

Вычислим количество вещества кристаллической соды:
ν_исх.(Na₂CO₃ · 10H₂O) = m_исх.(Na₂CO₃ · 10H₂O)/M(Na₂CO₃ · 10H₂O) = 57,2 г/286 г/моль =  0,2 моль.

Поскольку по условию задачи ν_ост.I(H₂SO₄) = 3ν_исх.(Na₂CO₃ · 10H₂O), т.е разбавленная серная кислота в избытке, следовательно, между этими веществами протекает следующая реакция:
H₂SO₄ + Na₂CO₃ → Na₂SO₄ + CO₂↑ + H₂O (II)

ν_ост.II(H₂SO₄) = ν_ост.I(H₂SO₄) − ν_исх.(Na₂CO₃) = 0,8 моль − 0,2 моль = 0,6 моль;
m_ост.II(H₂SO₄) = ν_ост.II(H₂SO₄) · M(H₂SO₄) = 0,6 моль · 98 г/моль = 58,8 г.

Для расчета в дальнейшем массы конечного раствора необходимо знать массы выделяющего по реакции (II) углекислого газа:
ν(CO₂) = ν(Na₂CO₃) = 0,2 моль;
m(CO₂) = ν(CO₂) · M(CO₂) = 0,2 моль · 44 г/моль = 8,8 г.

Масса полученного раствора вычисляем по формуле равна:
m(р-ра) = m_исх.(р-ра H₂SO₄) + m_исх.(Na₃N) +  m(Na₂CO₃ · 10H₂O) − m(CO₂)  = 490 г + 8,3 г + 57,2 г – 8,8 г = 546,7 г.

Массовая доля серной кислоты равна:
ω _ост.II(H₂SO₄) = m _ост.II(H₂SO₄)/m(р-ра) · 100% = 58,8 г/546,7 г · 100% = 10,76%.

Ответ: 1,92%

Пояснение:

Нитрид лития и соляная кислота реагируют с образованием двух солей – хлоридов лития и аммония:
Li₃N + 4HCl → 3LiCl + NH₄Cl (I)

Вычислим количество вещества соляной кислоты и нитрида лития, реагирующих между собой:
m_исх.(HCl) = m(р-ра HCl) · ω(HCl) = 365 г · 0,1 = 36,5 г, отсюда
ν_исх.(HCl) = m_исх.(HCl)/M(HCl) = 36,5 г/36,5 г/моль = 1 моль;
ν_исх.(Li₃N) = m_исх.(Li₃N)/M(Li₃N) = 3,5 г/35 г/моль = 0,1 моль.

Вычислим количество непрореагировавшей по реакции (I) соляной кислоты:
ν_ост.I(HCl) = ν_исх.(HCl) − 4ν_исх.(Li₃N) = 1 моль − 4 · 0,1 моль = 0,6 моль.

Вычислим количество вещества карбоната кальция:
ν_исх.(CaCO₃) = m_исх.(CaCO₃)/M(CaCO₃) = 20 г/100 г/моль = 0,2 моль.

Поскольку по условию задачи ν_ост.I(HCl) = 3ν_исх.(CaCO₃), с карбонатом кальция взаимодействует избыток соляной кислоты с выделением углекислого газа и образованием хлорида кальция:
CaCO₃ + 2HCl → CaCl₂ + CO₂ + H₂O (II)

ν_ост.II(HCl) = ν_ост.I(HCl) − ν_исх.(CaCO₃) = 0,6 моль − 2 · 0,2 моль = 0,2 моль;
m_ост.II(HCl) = ν_ост.II(HCl) · M(HCl) = 0,2 моль · 36,5 г/моль = 7,3 г.

Для расчета в дальнейшем массы конечного раствора необходимо знать массы выделяющего по реакции (II) углекислого газа:
ν(CO₂) = ν(CaCO₃) = 0,2 моль;
m(CO₂) = ν(CO₂) · M(CO₂) = 0,2 моль · 44 г/моль = 8,8 г.

Масса полученного раствора вычисляем по формуле равна:
m(р-ра) = m_исх.(р-ра HCl) + m_исх.(Li₃N) +  m(CaCO₃) − m(CO₂)  = 365 г + 3,5 г + 20 г – 8,8 г = 379,7 г.

Массовая доля соляной кислоты равна:
ω_ост.II(HCl) = m _ост.II(HCl)/m(р-ра) · 100% = 7,3 г/379,7 г · 100% = 1,92%.

Ответ: 59,43%

Пояснение:

При пропускании водорода над оксидом меди (II) восстанавливается медь:
CuO + H₂ → Cu + H₂O (нагревание) (I)

Вычислим количество вещества водорода, участвовавшего в восстановлении оксида меди (II):
ν_исх.(H₂) = V(H₂)/V_m = 2,24 л/22,4 л/моль = 0,1 моль,
ν_исх.(CuO) = 12 г/80 г/моль = 0,15 моль.

Согласно уравнению (I) ν(CuO) = ν(H₂) = ν(Cu), следовательно, образуется 0,1 моль меди и остается ν_ост.(CuO) = ν(тв. ост.) − ν_исх.(H₂) = 0,15 моль – 0,1 моль = 0,05 моль.

Вычислим массы образовавшейся меди и непрореагировавшего оксида меди (II):
m_ост.(CuO) = ν_ост.(CuO) · M(CuO) = 0,05 моль · 80 г/моль = 4 г;
m(Cu) = ν(Cu) · M(Cu) = 0,1 моль · 64 г/моль = 6,4 г.

Твердый остаток, состоящий из металлической меди и непрореагировавшего оксида меди (II), реагирует с азотной кислотой согласно уравнениям:
Cu + 4HNO₃ → Cu(NO₃)₂ + 2NO₂↑ + 2H₂O (II)
CuO + 2HNO₃ → Cu(NO₃)₂ + H₂O (III)

Вычислим количество вещества азотной кислоты:
m_исх.(HNO₃) = m(р-ра HNO₃) · ω(HNO₃) = 126 г · 0,85 = 107,1 г, отсюда
ν_исх.(HNO₃) = m_исх.(HNO₃)/M(HNO₃) = 107,1 г/63 г/моль = 1,7 моль.

Согласно уравнению (II) ν_II(HNO₃) = 4ν(Cu), согласно уравнению (III) ν_III(HNO₃) = 2ν_ост.(CuO), следовательно, ν_общ.(HNO₃) = ν_II(HNO₃) + ν_III(HNO₃) = 4 · 0,1 моль + 2 · 0,05 моль = 0,5 моль.

Вычислим общую массу азотной кислоты, реагирующей по реакциям (II) и (III):
m_общ.(HNO₃) = ν_общ.(HNO₃) · M(HNO₃) = 0,5 моль · 63 г/моль = 31,5 г.

Вычислим массу непрореагировавшей азотной кислоты:
m_ост.(HNO₃) = m_исх.(HNO₃) − m_общ.(HNO₃) = 107,1 г – 31,5 г = 75,6.

Для того чтобы вычислить массу образовавшегося раствора, необходимо учесть массу диоксида азота, выделяющегося в реакции (II):
ν(NO₂) = 2m(Cu), следовательно, ν(NO₂) = 0,2 моль и m(NO₂) = ν(NO₂) · M(NO₂) = 0,2 моль · 46 г/моль = 9,2 г.

Вычислим массу образовавшегося раствора:
m(р-ра) = m(р-ра HNO₃) + m(Cu) + m(CuO) − m(NO₂) = 126 г + 6,4 г + 4 г − 9,2 г = 127,2 г.

Массовая доля азотной кислоты в образовавшемся растворе равна:
ω(HNO₃) = m_ост.(HNO₃)/m(р-ра) · 100% = 75,6 г/127,2 г · 100% = 59,43%.

Ответ: 7,21%

Пояснение:

При взаимодействии сульфата цинка с магнием протекает реакция замещения:
Mg + ZnSO₄ → MgSO₄ + Zn (I)

Вычислим количество вещества сульфата цинка и магния, вступающих в реакцию (I):
ν_исх.(ZnSO₄ · 7H₂O) = ν(ZnSO₄) = m_исх.(ZnSO₄ · 7H₂O)/M(ZnSO₄ · 7H₂O) = 28,7 г /287 г/моль = 0,1 моль;
ν_исх.(Mg) = m_исх.(Mg)/M(Mg) = 7,2 г/24 г/моль = 0,3 моль.

По уравнению реакции (I) ν_исх.(Mg) = ν(ZnSO₄), а по условию задачи количество вещества сульфата цинка (0,1 моль ZnSO₄ · 7H₂O и 0,3 моль Mg), поэтому магний прореагировал не полностью.

Расчет ведем по недостатку вещества, следовательно, ν_исх.(ZnSO₄ · 7H₂O) = ν(MgSO₄) = ν(Zn) = ν_реаг.(Mg) = 0,1 моль и ν_ост.(Mg) = 0,3 моль – 0,1 моль = 0,2 моль.

Для расчета в дальнейшем массы конечного раствора необходимо знать массу непрореагировавшего магния (реакция (I)) и исходного раствора сульфата цинка:
m_ост.(Mg) = ν_ост.(Mg) · M(Mg) = 0,2 моль · 24 г/моль = 4,8 г;
ν_исх.(ZnSO₄ · 7H₂O) = ν_исх.(ZnSO₄) = 0,1 моль, следовательно, m(ZnSO₄) = ν(ZnSO₄) · M(ZnSO₄) = 0,1 моль · 161 г/моль = 16,1 г;
m_исх.(р-ра ZnSO₄) = m(ZnSO₄)/ω(ZnSO₄) · 100% = 16,1 г/10% · 100% = 161 г.

С раствором гидроксида натрия реагируют сульфат магния и образовавшийся по реакции (I) магний:
Zn + 2NaOH + 2H₂O → Na₂[Zn(OH)₄] + H₂↑ (II)
MgSO₄ + 2NaOH → Mg(OH)₂↓ + Na₂SO₄ (III)

Вычислим массу и количество вещества гидроксида натрия:
m_исх.(NaOH) = m_исх.(р-ра NaOH) · ω(NaOH) = 120 г · 0,3 = 36 г;
ν_исх.(NaOH) = m_исх.(NaOH)/M(NaOH) = 36 г/40 г/моль = 0,9 моль.

Согласно уравнениям реакции (II) и (III) ν_II(NaOH) = 2ν(Zn) и ν_III(NaOH) = 2ν(MgSO₄), следовательно, общее количество и масса реагирующей щелочи равны:
ν_общ.(NaOH) = ν_II(NaOH) + ν_III(NaOH) = 2ν(Zn) + 2ν(MgSO₄) = 2 · 0,1 моль + 2 · 0,1 моль = 0,4 моль;
m_реаг.(NaOH) = ν_реаг.(NaOH) · M(NaOH) = 0,4 моль · 40 г/моль = 16 г.

Для расчета конечного раствора вычисляем массу гидроксида магния:
ν(MgSO₄) = ν(Mg(OH)₂) = 0,1 моль;
m(Mg(OH)₂) = ν(Mg(OH)₂) · M(Mg(OH)₂) = 0,1 моль · 58 г/моль = 5,8 г.

Вычисли массу непрореагировавшей щелочи:
m_ост.(NaOH) = m_исх.(NaOH) − m_реаг.(NaOH) = 36 г – 16 г = 20 г.

Для расчета массы конечного раствора необходимо вычислить массу выделяющегося в результате реакции (II) водорода:
ν(Zn) = ν(H₂) = 0,1 моль и m(H₂) = ν(H₂) · M(H₂) = 0,1 моль · 2 г/моль = 0,2 г.

Массу полученного раствора вычисляем по формуле:
m(р-ра) = m_исх.(р-ра ZnSO₄) + m_исх.(Mg) − m_ост.(Mg)+ m_исх.(р-ра NaOH) – m(Mg(OH)₂) − m(H₂) = 161 г + 7,2 г − 4,8 г + 120 г – 5,8 г − 0,2 г = 277,4 г

Массовая доля щелочи в образовавшемся растворе равна:
ω(NaOH) = m_ост.(NaOH)/m(р-ра) · 100% = 20 г/277,4 г · 100% = 7,21%.

Ответ: 6,26%

Пояснение:

При взаимодействии сульфата цинка с магнием протекает реакция замещения:
Mg + ZnSO₄ → MgSO₄ + Zn (I)

Вычислим количество вещества сульфата цинка и магния, вступающих в реакцию (I):
ν_исх.(ZnSO₄ · 7H₂O) = ν(ZnSO₄) = m_исх.(ZnSO₄ · 7H₂O)/M(ZnSO₄ · 7H₂O) = 57,4 г /287 г/моль = 0,2 моль;
ν_исх.(Mg) = m_исх.(Mg)/M(Mg) = 14,4 г/24 г/моль = 0,6 моль.

По уравнению реакции (I) ν_исх.(Mg) = ν(ZnSO₄), а по условию задачи количество вещества сульфата цинка (0,2 моль ZnSO₄ · 7H₂O и 0,6 моль Mg), поэтому магний прореагировал не полностью.

Расчет ведем по недостатку вещества, следовательно, ν_исх.(ZnSO₄ · 7H₂O) = ν(MgSO₄) = ν(Zn) = ν_реаг.(Mg) = 0,2 моль и ν_ост.(Mg) = 0,6 моль – 0,2 моль = 0,4 моль.

Для расчета в дальнейшем массы исходного раствора сульфата цинка:
ν_исх.(ZnSO₄ · 7H₂O) = ν_исх.(ZnSO₄) = 0,2 моль, следовательно, m(ZnSO₄) = ν(ZnSO₄);
m(ZnSO₄) = 0,2 моль · 161 г/моль = 32,2 г;
m_исх.(р-ра ZnSO₄) = m(ZnSO₄)/ω(ZnSO₄) · 100% = 32,2 г/20% · 100% = 161 г.

С раствором соляной кислоты могут реагировать магний и цинк:
Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂↑ (II)
Mg + 2HCl → MgCl₂ + H₂↑ (III)

Вычислим массу и количество вещества хлороводорода:
m_исх.(HCl) = m_исх.(р-ра HCl) · ω(HCl) = 292 г · 0,25 = 73 г;
ν_исх.(HCl) = m_исх.(HCl)/M(HCl) = 73 г/36,5 г/моль = 2 моль.

Согласно уравнениям реакции (II) и (III) ν_II(HCl) = 2ν(Zn) и ν_III(HCl) = 2ν(Mg), следовательно, общее количество и масса реагирующего хлороводорода равны:
ν_общ.(HCl) = ν_II(HCl) + ν_III(HCl) = 2ν(Zn) + 2ν(Mg) = 2 · 0,2 моль + 2 · 0,4 моль = 1,2 моль;
m_реаг.(HCl) = ν_реаг.(HCl) · M(HCl) = 1,2 моль · 36,5 г/моль = 43,8 г.

Вычислим массу непрореагировавшей соляной кислоты:
m_ост.(HCl) = m_исх.(HCl) − m_реаг.(HCl) = 73 г – 43,8 г = 29,2 г.

Для расчета массы конечного раствора необходимо вычислить массу выделяющего;ся в результате реакций (II) и (III) водорода:
ν(Zn) = ν_II(H₂) = 0,2 моль и m_II(H₂) = ν_II(H₂) · M(H₂) = 0,2 моль · 2 г/моль = 0,4 г
ν_ост.(Mg) = ν_III(H₂) = 0,4 моль и m_III(H₂) = ν_III(H₂) · M(H₂) = 0,4 моль · 2 г/моль = 0,8 г;
m_общ.(H₂) = m_II(H₂) + m_III(H₂) = 0,4 г + 0,8 г = 1,2 г.

Массу полученного раствора вычисляем по формуле:
m(р-ра) = m_исх.(р-ра ZnSO₄) + m_исх.(Mg) + m_исх.(р-ра HCl) – m_общ.(H₂) = 161 г + 14,4 г + 292 г – 1,2 г = 466,2 г.

Массовая доля хлороводорода в образовавшемся растворе равна:
ω(HCl) = m_ост.(HCl)/m(р-ра) · 100% = 29,2 г/466,2 г · 100% = 6,26%.

Ответ: 10,62%

Пояснение:

При взаимодействии оксида цинка с угарным газом протекает окислительно-восстановительная реакция:
ZnO + CO → Zn + CO₂ (нагревание) (I)

С раствором гидроксида натрия реагируют образовавшийся цинк и непрореагировавший оксид цинка:
Zn + 2NaOH + 2H₂O → Na₂[Zn(OH)₄] + H₂↑ (II)
ZnO + 2NaOH + H₂O → Na₂[Zn(OH)₄] (III)

Вычислим количество вещества оксида цинка и угарного газа, вступающих в реакцию (I):
ν_исх.(ZnO) = m_исх.(ZnO)/M(ZnO) = 16,2 г /81 г/моль = 0,2 моль;
ν_исх.(CO) = V_исх.(CO)/V_m = 1,12 л/22,4 л/моль = 0,05 моль.

По уравнению реакции (I) ν_.(ZnO) = ν(CO), а по условию задачи количество вещества угарного газа в 4 раза меньше количества вещества оксида цинка (0,05 моль CO и 0,2 моль ZnO), поэтому оксид цинка прореагировал не полностью.

Расчет ведем по недостатку вещества, следовательно, ν_исх.(ZnO) = 0,2 моль и ν_ост.(ZnO) = 0,2 моль – 0,05 моль = 0,15 моль.

Для расчета в дальнейшем массы конечного раствора необходимо знать массы образовавшегося цинка и непрореагировавшего оксида цинка:
m_ост.(ZnO) = ν_ост.(ZnO) · M(ZnO) = 0,15 моль · 81 г/моль = 12,15 г;
m(Zn) = ν(Zn) · M(Zn) = 0,05 моль · 65 г/моль = 3,25 г.

Вычислим массу и количество вещества гидроксида натрия:
m_исх.(NaOH) = m_исх.(р-ра NaOH) · ω(NaOH) = 60 г · 0,4 = 24 г;
ν_исх.(NaOH) = m_исх.(NaOH)/M(NaOH) = 24 г/40 г/моль = 0,6 моль.

Согласно уравнениям реакции (II) и (III) ν_II(NaOH) = 2ν(Zn) и ν_III(NaOH) = 2ν_ост.(ZnO), следовательно, общее количество и масса реагирующей щелочи равны:
ν_общ.(NaOH) = ν_II(NaOH) + ν_III(NaOH) = 2ν(Zn) + 2ν_ост.(ZnO) = 2 · 0,05 моль + 2 · 0,15 моль = 0,4 моль;
m_реаг.(NaOH) = ν_реаг.(NaOH) · M(NaOH) = 0,4 моль · 40 г/моль = 16 г.

Вычислим массу непрореагировавшей щелочи:
m_ост.(NaOH) = m_исх.(NaOH) − m_реаг.(NaOH) = 24 г – 16 г = 8 г..

Для расчета массы конечного раствора необходимо вычислить массу выделяющегося в результате реакции (II) водорода:
ν_ост.(Zn) = ν(H₂) = 0,05 моль и m(H₂) = ν(H₂) · M(H₂) = 0,05 моль · 2 г/моль = 0,1 г

Массу полученного раствора вычисляем по формуле:
m(р-ра) = m_исх.(р-ра NaOH) + m(Zn) + m_ост.(ZnO) – m(H₂) = 60 г + 12,15 г + 3,25 г – 0,1 г = 75,3 г.

Массовая доля щелочи в образовавшемся растворе равна:
ω(NaOH) = m_ост.(NaOH)/m(р-ра) · 100% = 8 г/75,3 г · 100% = 10,62%.

Ответ: 1,71%

Пояснение:

При взаимодействии сульфата цинка с магнием протекает реакция замещения:
Zn + (CH₃COO)₂Pb → (CH₃COO)₂Zn + Pb↓ (I)

Вычислим количество вещества ацетата свинца и цинка, вступающих в реакцию (I):
ν_исх.((CH₃COO)₂Pb · 3H₂O) = ν_исх.((CH₃COO)₂Pb) = m_исх.((CH₃COO)₂Pb · 3H₂O)/M((CH₃COO)₂Pb · 3H₂O) = 37,9 г /379 г/моль = 0,1 моль;
ν_исх.(Zn) = m_исх.(Zn)/M(Zn) = 7,8 г/65 г/моль = 0,12 моль.

По уравнению реакции (I) ν(Zn) = ν((CH₃COO)₂Pb), а по условию задачи количество вещества ацетата свинца меньше количества вещества цинка (0,1 моль (CH₃COO)₂Pb · 3H₂O и 0,12 моль Zn), поэтому цинк прореагировал не полностью.

Расчет ведем по недостатку вещества, следовательно, ν_исх.((CH₃COO)₂Pb · 3H₂O) = ν((CH₃COO)₂Zn) = ν(Pb) = ν_реаг.(Zn) = 0,1 моль и ν_ост.(Zn) = 0,12 моль – 0,1 моль = 0,02 моль.

Для расчета в дальнейшем массы конечного раствора необходимо знать массы образовавшегося свинца, непрореагировавшего цинка и исходного раствора свинцового сахара:
m(Pb) = ν(Pb) · M(Pb) = 0,1 моль · 207 г/моль = 20,7 г;
m_ост.(Zn) = ν_ост.(Zn) · M(Zn) = 0,02 моль · 65 г/моль = 1,3 г;
ν_исх.((CH₃COO)₂Pb · 3H₂O) = ν_исх.((CH₃COO)₂Pb) = 0,1 моль, следовательно,
m((CH₃COO)₂Pb) = ν((CH₃COO)₂Pb) · M((CH₃COO)₂Pb) = 0,1 моль · 325 г/моль = 32,5 г;
m_исх.(р-ра CH₃COO)₂Pb) = m((CH₃COO)₂Pb)/ω((CH₃COO)₂Pb) · 100% = 32,5 г/10% · 100% = 325 г.

С раствором сульфида натрия реагирует образовавшийся по реакции (I) ацетат цинка:
(CH₃COO)₂Zn + Na₂S → ZnS↓ + 2CH₃COONa (II)

Вычислим массу и количество вещества сульфида натрия:
m_исх.(Na₂S) = m_исх.(р-ра Na₂S) · ω(Na₂S) = 156 г · 0,1 = 15,6 г;
ν_исх.(Na₂S) = m_исх.(Na₂S)/M(Na₂S) = 15,6 г/78 г/моль = 0,2 моль.

Согласно уравнению реакции (II) ν((CH₃COO)₂Zn) = ν(Na₂S), следовательно, количество вещества непрореагировавшего сульфида натрия равно:
ν_ост.(Na₂S) = ν_исх.(Na₂S) – ν_реаг.(Na₂S) = 0,2 моль – 0,1 моль = 0,1 моль;
m_ост.(Na₂S) = ν_реаг.(Na₂S) · M(Na₂S) = 0,1 моль · 78 г/моль = 7,8 г.

Для расчета массы конечного раствора необходимо вычислить массу сульфида цинка:
ν((CH₃COO)₂Zn) = ν(ZnS) = 0,1 моль и m(ZnS) = ν(ZnS) · M(ZnS) = 0,1 моль · 97 г/моль = 9,7 г.

Массу полученного раствора вычисляем по формуле:
m(р-ра) = m_исх.(р-ра (CH₃COO)₂Pb) + m_исх.(Zn) – m_ост.(Zn) – m(Pb) + m_исх.(р-ра Na₂S) – m(ZnS) = 325 г + 7,8 г – 1,3 г – 20,7 г + 156 г − 9,7 г = 457,1 г.

Массовая доля сульфида натрия в образовавшемся растворе равна:
ω(Na₂S) = m_ост.(Na₂S)/m(р-ра) · 100% = 7,8 г/457,1 г · 100% = 1,71%.

Ответ: 17,6%

Пояснение:

При взаимодействии оксида цинка с угарным газом протекает окислительно-восстановительная реакция:
ZnO + CO → Zn + CO₂ (нагревание) (I)

С раствором гидроксида натрия реагируют образовавшийся цинк и непрореагировавший оксид цинка:
Zn + 2KOH + 2H₂O → K₂[Zn(OH)₄] + H₂↑ (II)
ZnO + 2KOH + H₂O → K₂[Zn(OH)₄](III)

Вычислим количество вещества оксида цинка и угарного газа, вступающих в реакцию (I):
ν_исх.(ZnO) = m_исх.(ZnO)/M(ZnO) = 32,4 г /81 г/моль = 0,4 моль;
ν_исх.(CO) = V_исх.(CO)/V_m = 2,24 л/22,4 л/моль = 0,1 моль.

По уравнению реакции (I) ν_.(ZnO) = ν(CO), а по условию задачи количество вещества угарного газа в 4 раза меньше количества вещества оксида цинка (0,1 моль CO и 0,4 моль ZnO), поэтому оксид цинка прореагировал не полностью.

Расчет ведем по недостатку вещества, следовательно, ν_исх.(ZnO) = 0,4 моль и ν_ост.(ZnO) = 0,4 моль – 0,1 моль = 0,3 моль.

Для расчета в дальнейшем массы конечного раствора необходимо знать массы образовавшегося цинка и непрореагировавшего оксида цинка:
m_ост.(ZnO) = ν_ост.(ZnO) · M(ZnO) = 0,3 моль · 81 г/моль = 24,3 г;
m(Zn) = ν(Zn) · M(Zn) = 0,1 моль · 65 г/моль = 6,5 г.

Вычислим массу и количество вещества гидроксида натрия:
m_исх.(KOH) = m_исх.(р-ра KOH) · ω(KOH) = 224 г · 0,4 = 89,6 г;
ν_исх.(KOH) = m_исх.(KOH)/M(KOH) = 89,6 г/56 г/моль = 1,6 моль.

Согласно уравнениям реакции (II) и (III) ν_II(KOH) = 2ν(Zn) и ν_III(KOH) = 2ν_ост.(ZnO), следовательно, общее количество и масса реагирующей щелочи равны:
ν_общ.(KOH) = ν_II(KOH) + ν_III(KOH) = 2ν(Zn) + 2ν_ост.(ZnO) = 2 · 0,1 моль + 2 · 0,3 моль = 0,8 моль;
m_реаг.(KOH) = ν_реаг.(KOH) · M(KOH) = 0,8 моль · 56 г/моль = 44,8 г.

Вычислим массу непрореагировавшей щелочи:
m_ост.(KOH) = m_исх.(KOH) − m_реаг.(KOH) = 89,6 г – 44,8 г = 44,8 г

Для расчета массы конечного раствора необходимо вычислить массу выделяющегося в результате реакции (II) водорода:
ν_ост.(Zn) = ν(H₂) = 0,1 моль и m(H₂) = ν(H₂) · M(H₂) = 0,1 моль · 2 г/моль = 0,2 г.

Массу полученного раствора вычисляем по формуле:
m(р-ра) = m_исх.(р-ра KOH) + m(Zn) + m_ост.(ZnO) – m(H₂) = 224 г + 6,5 г + 24,3 г – 0,2 г = 254,6 г.

Массовая доля щелочи в образовавшемся растворе равна:
ω(KOH) = m_ост.(KOH)/m(р-ра) · 100% = 44,8 г/254,6 г · 100% = 17,6%.

Ответ: 1,71%

Пояснение:

При взаимодействии сульфата цинка с магнием протекает реакция замещения:
Zn + (CH₃COO)₂Pb → (CH₃COO)₂Zn + Pb↓  (I)

Вычислим количество вещества ацетата свинца и цинка, вступающих в реакцию (I):
ν_исх.((CH₃COO)₂Pb · 3H₂O) = ν_исх.((CH₃COO)₂Pb) = m_исх.((CH₃COO)₂Pb · 3H₂O)/M((CH₃COO)₂Pb · 3H₂O) = 75,8 г /379 г/моль = 0,2 моль;
ν_исх.(Zn) = m_исх.(Zn)/M(Zn) = 15,6 г/65 г/моль = 0,24 моль.

По уравнению реакции (I) ν(Zn) = ν((CH₃COO)₂Pb), а по условию задачи количество вещества ацетата свинца меньше количества вещества цинка (0,2 моль (CH₃COO)₂Pb · 3H₂O и 0,24 моль Zn), поэтому цинк прореагировал не полностью.

Расчет ведем по недостатку вещества, следовательно, ν_исх.((CH₃COO)₂Pb · 3H₂O) = ν((CH₃COO)₂Zn) = ν(Pb) = ν_реаг.(Zn) = 0,2 моль и ν_ост.(Zn) = 0,24 моль – 0,2 моль = 0,04 моль.

Для расчета в дальнейшем массы конечного раствора необходимо знать массы образовавшегося свинца, непрореагировавшего цинка и исходного раствора свинцового сахара:
m_ост.(Pb) = ν_ост.(Pb) · M(Pb) = 0,2 моль · 207 г/моль = 41,4 г;
m_ост.(Zn) = ν_ост.(Zn) · M(Zn) = 0,04 моль · 65 г/моль = 2,6 г;
ν_исх.((CH₃COO)₂Pb · 3H₂O) = ν_исх.((CH₃COO)₂Pb) = 0,2 моль, следовательно,
m((CH₃COO)₂Pb) = ν((CH₃COO)₂Pb) · M((CH₃COO)₂Pb) = 0,2 моль · 325 г/моль = 65 г;
m_исх.(р-ра CH₃COO)₂Pb) = m((CH₃COO)₂Pb)/ω((CH₃COO)₂Pb) · 100% = 65 г/10% · 100% = 650 г.

С раствором сульфида натрия реагирует образовавшийся по реакции (I) ацетат цинка:
(CH₃COO)₂Zn + Na₂S → ZnS↓ + 2CH₃COONa (II)

Вычислим массу и количество вещества сульфида натрия:
m_исх.(Na₂S) = m_исх.(р-ра Na₂S) · ω(Na₂S) = 312 г · 0,1 = 31,2 г;
ν_исх.(Na₂S) = m_исх.(Na₂S)/M(Na₂S) = 31,2 г/78 г/моль = 0,4 моль.

Согласно уравнению реакции (II) ν((CH₃COO)₂Zn) = ν(Na₂S), следовательно, количество вещества непрореагировавшего сульфида натрия равно:
ν_ост.(Na₂S) = ν_исх.(Na₂S) – ν_реаг.(Na₂S) = 0,4 моль – 0,2 моль = 0,2 моль;
m_ост.(Na₂S) = ν_реаг.(Na₂S) · M(Na₂S) = 0,2 моль · 78 г/моль = 15,6 г.

Для расчета массы конечного раствора необходимо вычислить массу сульфида цинка:
ν((CH₃COO)₂Zn) = ν(ZnS) = 0,2 моль и m(ZnS) = ν(ZnS) · M(ZnS) = 0,2 моль · 97 г/моль = 19,4 г.

Массу полученного раствора вычисляем по формуле:
m(р-ра) = m_исх.(р-ра (CH₃COO)₂Pb) + m_исх.(Zn) – m_ост.(Zn) – m(Pb) + m_исх.(р-ра Na₂S) – m(ZnS) = 650 г + 15,6 г – 2,6 г – 41,4 г + 312 г − 19,4 г = 914,2 г.

Массовая доля сульфида натрия в образовавшемся растворе равна:
ω(Na₂S) = m_ост.(Na₂S)/m(р-ра) · 100% = 15,6 г/914,2 г · 100% = 1,71%.

Ответ: 3,8%

Пояснение:

При взаимодействии сульфата меди (II) с цинком протекает реакция замещения:
Zn + CuSO₄ → ZnSO₄ + Cu (I)

Вычислим количество вещества медного купороса и цинка, вступающих в реакцию (I):
ν(CuSO₄ · 5H₂O) = m(CuSO₄ · 5H₂O)/M(CuSO₄ · 5H₂O) = 50 г /250 г/моль = 0,2 моль;
ν(Zn) = m(Zn)/M(Zn) = 19,5 г/65 г/моль = 0,3 моль.

По уравнению реакции (I) ν(Zn) = ν(CuSO₄), а по условию задачи количество вещества медного купороса в недостатке (0,2 моль CuSO₄ · 5H₂O и 0,3 моль Zn), поэтому цинк прореагировал не полностью.

Расчет ведем по недостатку вещества, следовательно, ν(CuSO₄ · 5H₂O) = ν(ZnSO₄) = ν(Cu) = ν_реаг.(Zn) = 0,2 моль и ν_ост.(Zn) = 0,3 моль – 0,2 моль = 0,1 моль.

Для расчета в дальнейшем массы конечного раствора необходимо знать массу образовавшейся меди (реакция (I)) и исходного раствора медного купороса:
m(Cu) = ν(Cu) · M(Cu) = 0,2 моль · 64 г/моль = 12,8 г;
ν(CuSO₄ · 5H₂O) = ν(CuSO₄) = 0,2 моль, следовательно, m(CuSO₄) = ν(CuSO₄) · M(CuSO₄) = 0,2 моль · 160 г/моль = 32 г;
m_исх.(р-ра CuSO₄) = m(CuSO₄)/ω(CuSO₄) · 100% = 32 г/10% · 100% = 320 г.

С раствором гидроксида натрия реагируют непрореагировавший полностью в реакции (I) цинк и сульфат цинка с образованием комплексной соли – тетрагидроксоцинката натрия:
Zn + 2NaOH + 2H₂O → Na₂[Zn(OH)₄] + H₂↑ (II)
ZnSO₄ + 4NaOH → Na₂[Zn(OH)₄] + Na₂SO₄ (III)

Вычислим массу и количество вещества гидроксида натрия:
m_исх.(NaOH) = m_исх.(р-ра NaOH) · ω(NaOH) = 200 г · 0,3 = 60 г;
ν_исх.(NaOH) = m_исх.(NaOH)/M(NaOH) = 60 г/40 г/моль = 1,5 моль.

Согласно уравнениям реакции (II) и (III) ν_II(NaOH) = 2ν_ост.(Zn) и ν_III(NaOH) = 4ν(ZnSO₄), следовательно, общее количество и масса реагирующей щелочи равны:
ν_общ.(NaOH) = ν_II(NaOH) + ν_III(NaOH) = 2 · 0,1 моль + 4 · 0,2 моль = 1 моль;
m_реаг.(NaOH) = ν_реаг.(NaOH) · M(NaOH) = 1 моль · 40 г/моль = 40 г.

Вычисли массу непрореагировавшей щелочи:
m_ост.(NaOH) = m_исх.(NaOH) − m_реаг.(NaOH) = 60 г – 40 г = 20 г.

Для расчета массы конечного раствора необходимо вычислить массу выделяющегося в результате реакции (II) водорода:
ν_ост.(Zn) = ν(H₂) = 0,1 моль и m(H₂) = ν(H₂) · M(H₂) = 0,1 моль · 2 г/моль = 0,2 г.

Массу полученного раствора вычисляем по формуле (массу непрореагировавшего по реакции (I) цинка не учитываем, поскольку в реакциях (II) и (III) переходит в раствор):
m(р-ра) = m_исх.(р-ра CuSO₄) + m_исх.(Zn) − m(Cu) + m_исх.(р-ра NaOH) – m(H₂) = 320 г + 19,5 г – 12,8 г + 200 г – 0,2 г = 526,5 г.

Массовая доля щелочи в образовавшемся растворе равна:
ω(NaOH) = m_ост.(NaOH)/m(р-ра) · 100% = 20 г/526,5 г · 100% = 3,8%.

Ответ: 23,81%

Пояснение:

При взаимодействии меди и оксида меди (II) с концентрированной серной кислотой протекают следующие реакции:
Cu + 2H₂SO₄ → CuSO₄ + SO₂ + 2H₂O (I)
CuO + H₂SO₄ → CuSO₄ + H₂O (II)

Вычислим массу и количество вещества сульфата меди (II):
m(CuSO₄) = m(CuSO₄) · ω(CuSO₄) = 400 г · 0,2 = 80 г;
ν(CuSO₄) = m(CuSO₄)/M(CuSO₄) = 80 г /160 г/моль = 0,5 моль.

Вычислим количество вещества сернистого газа:
ν(SO₂) = V(SO₂)/V_m = 8,96 л/22,4 л/моль = 0,4 моль.

По уравнению реакции (I) ν(Cu) = ν(SO₂) = ν_I(CuSO₄), следовательно, ν(Cu) = ν_I(CuSO₄) = 0,4 моль.

Поскольку ν_общ.(CuSO₄) = ν_I(CuSO₄) + ν_II(CuSO₄), то ν_II(CuSO₄) = ν_общ.(CuSO₄) − ν_I(CuSO₄) = 0,5 моль – 0,4 моль = 0,1 моль.

По уравнению реакции (II) ν_II(CuSO₄) = ν(CuO), следовательно, ν(CuO) = 0,1 моль.

Вычислим массы меди и оксида меди (II):
m(Cu) = M(Cu) ∙ ν(Cu) = 64 г/моль  ∙ 0,4 моль = 25,6 г;
m(CuO) = M(CuO) ∙ ν(CuO) = 80 г/моль  ∙ 0,1 моль = 8 г.

Общая смеси, состоящая из меди и оксида меди (II), равна:
m(смеси) = m(CuO) + m(Cu) = 25,6 г + 8 г = 33,6 г.

Вычислим массовую долю оксида меди (II):
ω(CuO) = m(CuO)/m(смеси) ∙ 100% = 8 г/33,6 г  ∙ 100% = 23,81%.

Ответ: 80 мл

Пояснение:

При нагревании цинка на воздухе цинк окисляется и превращается в оксид:
2Zn + O₂ → 2ZnO(I)

Поскольку масса смеси увеличилась, то это увеличение произошло за счет массы кислорода:
ν(O₂) = m(O₂)/M(O₂) = 4 г /32 г/моль = 0,125 моль, следовательно, количество цинка в два раза больше количества вещества и массу кислорода, поэтому
ν(Zn) = 2ν(O₂) = 2 · 0,125 моль = 0,25 моль;
m(Zn) = M(Zn) · ν(Zn) = 0,25 моль · 65 г/моль = 16,25 г.

Вычислим массу и количество вещества оксида цинка равна:
m(ZnO) = m(смеси) – m(Zn) = 28,4 г – 16,25 г = 12,15 г;
ν(ZnO) = m(ZnO)/M(ZnO) = 12,15 г/81 г/моль = 0,15 моль.

С гидроксидом калия взаимодействуют и цинк, и оксид цинка:
Zn + 2KOH + 2H₂O → K₂[Zn(OH)₄] + H₂↑ (II)
ZnO + 2KOH + H₂O → K₂[Zn(OH)₄] (III)

По уравнениям реакций (II) и (III) ν_I(KOH) = 2ν(Zn) и ν_II(KOH) = 2ν(ZnO), следовательно, общее количество вещества и масса гидроксида калия равны:
ν(KOH) = 2ν(Zn) + 2ν(ZnO) = 2 ∙ 0,25 моль + 2 ∙ 0,15 моль = 0,8 моль;
m(KOH) = M(KOH) ∙ ν(KOH) = 56 г/моль ∙ 0,8 моль = 44,8 г.

Вычислим массу раствора гидроксида калия:
m(р-р KOH) = m(KOH)/ω(KOH) ∙ 100% = 44,8 г/40% ∙ 100% = 112 г.

Объем раствора гидроксида калия равен:
V(р-р KOH) = m(KOH)/ρ(KOH) = 112 г/1,4 г/моль = 80 мл.

Ответ: 109,375 мл

Пояснение:

При нагревании карбонат магния разлагается до оксида магния и углекислого газа:
MgCO₃ → MgO + CO₂ (I)

Оксид магния реагирует с раствором серной кислоты по уравнению:
MgO + H₂SO₄ → MgSO₄ + H₂O (II)

Масса смеси оксида и карбоната магния уменьшилась за счет выделившегося углекислого газа.

Вычислим количество образовавшегося углекислого газа:
ν(CO₂) = m(CO₂)/M(CO₂) = 5,5 г /44 г/моль = 0,125 моль.

По уравнению реакции (I) ν(CO₂) = ν_I(MgO), следовательно, ν_I(MgO) = 0,125 моль.

Вычислим массу прореагировавшего карбоната магния:
m(MgCO₃) = ν(MgCO₃) ∙ M(MgCO₃) = 84 г/моль ∙ 0,125 моль = 10,5 г.

Вычислим массу и количество вещества оксида магния в исходной смеси:
m(MgO) = m(смеси) − m(MgCO₃) = 20,5 г – 10,5 г = 10 г;
ν(MgO) = m(MgO)/M(MgO) = 10 г/40 г/моль = 0,25 моль.

Общее количество оксида магния равно:
ν_общ.(MgO) = ν_I(MgO) + ν(MgO) = 0,25 моль + 0,125 моль = 0,375 моль;

По уравнению реакции (II) ν_общ.(MgO) = ν(H₂SO₄), следовательно, ν(H₂SO₄) = 0,375 моль.

Вычислим массу серной кислоты:
m(H₂SO₄) = ν(H₂SO₄) ∙ M(H₂SO₄) = 0,375 моль ∙ 98 г/моль = 36,75 г.

Вычислим массу и объем раствора серной кислоты:
m(р-ра H₂SO₄) = m(H₂SO₄)/ω(H₂SO₄) ∙ 100% = 36,75 г/28% ∙ 100% = 131,25 г;
V(р-ра H₂SO₄) = m(р-ра H₂SO₄)/ρ(р-ра H₂SO₄) = 131,25 г/1,2 г/мл = 109,375 мл.

Ответ: 25,4%

Пояснение:

При пропускании водорода над оксидом меди (II) восстанавливается медь:
CuO + H₂ → Cu + H₂O (нагревание) (I)

Твердый остаток, состоящий из металлической меди и непрореагировавшего оксида меди (II), реагирует с концентрированной серной кислотой согласно уравнениям:
Cu + 2H₂SO₄(конц.) → CuSO₄ + SO₂↑ + 2H₂O (II)
CuO + H₂SO₄ → CuSO₄ + H₂O (III)

Вычислим количество вещества водорода, участвовавшего в восстановлении оксида меди (II):
ν(H₂) = V(H₂)/V_m = 6,72 л/22,4 л/моль = 0,3 моль,
ν(H₂) = ν(Cu) = 0,3 моль, следовательно, m(Cu) = 0,3 моль · 64 г/моль = 19,2 г.

Вычислим массу непрореагировавшего CuO, зная массу твердого остатка:
m(CuO) = m(тв. ост.) – m(Cu) = 20,8 г – 19,2 г = 1,6 г.

Вычислим количество вещества оксида меди (II):
ν(CuO) = m(CuO)/M(CuO) = 1,6 г/80 г/моль = 0,02 моль.

Согласно уравнению (I) ν(Cu) = ν_I(CuSO₄), согласно уравнению (II) ν(CuO) = ν_II(CuSO₄), следовательно, ν_общ.(CuSO₄) = ν_II(CuSO₄) + ν_III(CuSO₄) = 0,3 моль + 0,02 моль = 0,32 моль.

Вычислим общую массу сульфата меди (II):
m_общ.(CuSO₄) = ν_общ.(CuSO₄) · M(CuSO₄) = 0,32 моль · 160 г/моль = 51,2 г.

Для того чтобы вычислить массу образовавшегося раствора, необходимо учесть массу диоксида серы, выделяющегося в реакции (II):
ν(Cu) = ν(SO₂), следовательно, ν(SO₂) = 0,3 моль и m(SO₂) = ν(SO₂) · M(SO₂) = 0,3 моль · 64 г/моль = 19,2 г.

Вычислим массу образовавшегося раствора:
m(р-ра) = m(тв. ост.) + m(р-ра H₂SO₄) – m(SO₂) = 20,8 г + 200 г – 19,2 г = 201,6 г.

Массовая доля сульфата меди (II) в образовавшемся растворе равна:
ω(CuSO₄) = m(CuSO₄)/m(р-ра) · 100% = 51,2 г/201,6 г · 100% = 25,4%.

Ответ: 3,58%

Пояснение:

При взаимодействии сульфата цинка с магнием протекает реакция замещения:
Mg + ZnSO₄ → MgSO₄ + Zn (I)

Вычислим количество вещества сульфата цинка и магния, вступающих в реакцию (I):
ν_исх.(ZnSO₄ · 7H₂O) = ν(ZnSO₄) = m_исх.(ZnSO₄ · 7H₂O)/M(ZnSO₄ · 7H₂O) = 114,8 г /287 г/моль = 0,4 моль;
ν_исх.(Mg) = m_исх.(Mg)/M(Mg) = 12 г/24 г/моль = 0,5 моль.

По уравнению реакции (I) ν_исх.(Mg) = ν(ZnSO₄), а по условию задачи количество вещества сульфата цинка (0,4 моль ZnSO₄ · 7H₂O и 0,5 моль Mg), поэтому магний прореагировал не полностью.

Расчет ведем по недостатку вещества, следовательно, ν_исх.(ZnSO₄ · 7H₂O) = ν(MgSO₄) = ν(Zn) = ν_реаг.(Mg) = 0,4 моль и ν_ост.(Mg) = 0,5 моль – 0,4 моль = 0,1 моль.

Для расчета в дальнейшем массы исходного раствора сульфата цинка:
ν_исх.(ZnSO₄ · 7H₂O) = ν_исх.(ZnSO₄) = 0,4 моль, следовательно, m(ZnSO₄) = ν(ZnSO₄) · M(ZnSO₄) = 0,4 моль · 161 г/моль = 64,4 г;
m_исх.(р-ра ZnSO₄) = m(ZnSO₄)/ω(ZnSO₄) · 100% = 64,4 г/10% · 100% = 644 г.

С раствором соляной кислоты могут реагировать магний и цинк:
Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂↑ (II)
Mg + 2HCl → MgCl₂ + H₂↑ (III)

Вычислим массу хлороводорода в растворе:
m_исх.(HCl) = m_исх.(р-ра HCl) · ω(HCl) = 365 г · 0,2 = 73 г.

Согласно уравнениям реакции (II) и (III) ν_II(HCl) = 2ν(Zn) и ν_III(HCl) = 2ν(Mg), следовательно, общее количество и масса реагирующего хлороводорода равны:
ν_реаг.(HCl) = ν_II(HCl) + ν_III(HCl) = 2ν(Zn) + 2ν(Mg) = 2 · 0,1 моль + 2 · 0,4 моль = 1 моль;
m_реаг.(HCl) = ν_реаг.(HCl) · M(HCl) = 1 моль · 36,5 г/моль = 36,5 г.

Вычислим массу непрореагировавшей соляной кислоты:
m_ост.(HCl) = m_исх.(HCl) − m_реаг.(HCl) = 73 г – 36,5 г = 36,5 г.

Для расчета массы конечного раствора необходимо вычислить массу выделяющегося в результате реакций (II) и (III) водорода:
ν(Zn) = ν_II(H₂) = 0,1 моль и m_II(H₂) = ν_II(H₂) · M(H₂) = 0,1 моль · 2 г/моль = 0,2 г;
ν_ост.(Mg) = ν_III(H₂) = 0,4 моль и m_III(H₂) = ν_III(H₂) · M(H₂) = 0,4 моль · 2 г/моль = 0,8 г;
m_общ.(H₂) = m_II(H₂) + m_III(H₂) = 0,2 г + 0,8 г = 1 г.

Массу полученного раствора вычисляем по формуле:
m(р-ра) = m_исх.(р-ра ZnSO₄) + m_исх.(Mg) + m_исх.(р-ра HCl) – m_общ.(H₂) = 644 г + 12 г + 365 г – 1 г = 1020 г.

Массовая доля хлороводородной кислоты в образовавшемся растворе равна:
ω(HCl) = m_ост.(HCl)/m(р-ра) · 100% = 36,5 г/1020 г · 100% = 3,58%.

Ответ: 12,14%

Пояснение:

Запишем уравнения протекающих реакций:
CuO + H₂ = Cu + H₂O                                      (I)
Cu + 2AgNO₃ = Cu(NO₃)₂ + 2Ag                  (II)

Вычислим количество водорода, реагирующего с оксидом меди (II):
ν(H₂) = V/V_m = 8,96/22,4 = 0,4 моль.

Обратим внимание на то, что водород по условию прореагировал полностью. На следующей стадии участвует медь, количество которой устанавливаем по водороду как реагенту, взятому в недостатке:
ν(Cu) = ν(H₂) = 0,4 моль.

Вычислим количество нитрата серебра:
m(AgNO₃) = m(р-ра AgNO₃) · w(AgNO₃)/100% = 510 · 20%/100% = 102 г,
ν(AgNO₃) = m/M = 102/170 = 0,6 моль.

Нитрат серебра в данном случае находится в недостатке, поэтому по нему далее рассчитываем массу нитрата меди. По уравнению реакции (II) ν(AgNO₃) =2ν(Cu(NO₃)₂),
поэтому ν(Cu(NO₃)₂) = 0,6/2 = 0,3 моль.
m(Cu(NO₃)₂) = ν · M = 0,3 · 188 = 56,4 г.

Масса итогового раствора складывается из масс прореагировавшей меди и раствора нитрата серебра за вычетом осадка серебра:
m(Cu) = ν · M = 0,3 · 64 = 19,2 г,
m(Ag) = ν · M = 0,6 · 108 = 64,8 г,
m(конечного р-ра) = m(р-ра AgNO₃) + m(Cu) − m(Ag) = 510 + 19,2 − 64,8 = 464,4 г.

Ответим на вопрос задачи и найдем массовую долю нитрата меди:
ω(Cu(NO₃)₂) = m(Cu(NO₃)₂)/m(конечного р-ра) · 100% = 56,4/464,4 · 100%  = 12,14%.

Ответ: 2,7%

Пояснение:

Вычислим массы и количества исходных веществ:
m(NH₄Br) = m(р-ра NH₄Br) · w(NH₄Br)/100% = 58,8 · 0,2 = 11,76 г,
ν(NH₄Br) = m/M/ = 11,76/98 = 0,12 моль,
m(AgH₂PO₄) = m(р-ра AgH₂PO₄) · w(AgH₂PO₄)/100% = 328 · 5%/100% = 16,4 г,
ν(AgH₂PO₄) = m/M = 16,4/205 = 0,08 моль,
ν(Ba(OH)₂) = m/M = 34,2/171 = 0,2 моль.

По уравнению реакции (I) бромид аммония находится в избытке, следовательно, образуется 0,08 моль гидрофосфата аммония (ν(AgH₂PO₄) = ν_I(NH₄H₂PO₄) = 0,08 моль) и остается 0,04 моль NH₄Br, который затем будет взаимодействовать с Ba(OH)₂ по реакции (III).

Ba(OH)₂ находится в избытке, следовательно, по реакции (II) ν_I(NH₄H₂PO₄) = ν_II(NH₄H₂PO₄) = 0,08 моль и с ним взаимодействует 3/2 эквивалента Ba(OH)₂, т.е. 0,12 моль.

По реакции (III) ν_III(Ba(OH)₂) = 1/2ν_III(NH₄Br), тогда с бромидом натрия взаимодействует 0,04 моль Ba(OH)₂.

Таким образом, оставшееся количество Ba(OH)₂:
ν_ост.(Ba(OH)₂) = ν(Ba(OH)₂) − ν_II(Ba(OH)₂) − ν_III(Ba(OH)₂) = 0,2 − 0,12 − 0,02 = 0,06 моль,
m _ост.(Ba(OH)₂) = ν · M = 0,06 · 171 = 10,26 г.

Масса итогового раствора складывается из масс исходных растворов и гидроксида бария за вычетом аммиака и осадков бромида серебра, фосфата бария.

По уравнению реакции (I) ν(AgH₂PO₄) = ν(AgBr) = 0,08 моль,
m(AgBr) = ν · M = 0,08 · 188 = 15,04 г.

По уравнению реакции (II) ν_II(NH₄H₂PO₄) = 2ν(Ba₃(PO₄)₂),
ν(Ba₃(PO₄)₂) = ½ · 0,08 = 0,04 моль,
m(Ba₃(PO₄)₂) = ν · M = 0,04 · 601 = 24,04 г.

По уравнению реакции (III) ν_III(NH₄Br) = ν(NH₃) = 0,12 моль,
m(NH₃) = ν · M = 0,12 · 17 = 2,04 г.

Вычислим массу конечного раствора:
m(конечного р-ра) = m(р-ра NH₄Br) + m(р-ра AgH₂PO₄) + m((BaOH)₂) − m(AgBr) − m(Ba₃(PO₄)₂) − m(NH₃) = 58,8 + 328 + 34,2 − 15,04 − 24,04 − 2,04 = 379,88 г.

Ответим на вопрос задачи и найдем массовую долю гидроксида бария в растворе:
ω(Ba(OH)₂) = m_ост.(Ba(OH)₂)/m(конечного р-ра) · 100% = 10,26/379,88 · 100% = 2,7%.