Номер 8, страница 127 - гдз по химии 8 класс учебник Габриелян, Остроумов

§ 28. Естественные семейства химических элементов. Амфотерность. Глава 4. Периодический закон и Периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева. Строение атома - номер 8, страница 127.

8. Образуется ли осадок при добавлении 50 г 2 %-ного раствора сульфата цинка к 40 г 8 %-ного раствора гидроксида калия? Ответ подтвердите расчётами.

Дано:

$m(p-pa \, ZnSO_4) = 50 \, г$
$\omega(ZnSO_4) = 2\% = 0.02$
$m(p-pa \, KOH) = 40 \, г$
$\omega(KOH) = 8\% = 0.08$

Найти:

Образуется ли осадок?

Решение:

При смешивании растворов сульфата цинка ($ZnSO_4$) и гидроксида калия ($KOH$) происходит реакция ионного обмена. Чтобы определить, образуется ли осадок, необходимо сначала написать уравнение реакции и проверить, является ли один из продуктов нерастворимым веществом.

1. Уравнение реакции: $ZnSO_4 + 2KOH \rightarrow Zn(OH)_2 \downarrow + K_2SO_4$

Согласно таблице растворимости, гидроксид цинка ($Zn(OH)_2$) является нерастворимым в воде веществом, то есть осадком. Сульфат калия ($K_2SO_4$) — растворимое вещество. Следовательно, если реакция произойдет, осадок образуется. Теперь необходимо проверить, достаточны ли количества реагентов для протекания реакции.

2. Найдем массы чистых веществ в растворах. Масса вещества рассчитывается по формуле: $m_{вещества} = m_{раствора} \times \omega$
Масса сульфата цинка:
$m(ZnSO_4) = 50 \, г \times 0.02 = 1 \, г$
Масса гидроксида калия:
$m(KOH) = 40 \, г \times 0.08 = 3.2 \, г$

3. Рассчитаем молярные массы и количество вещества (в молях) для каждого реагента.
$M(ZnSO_4) = 65 + 32 + 4 \times 16 = 161 \, г/моль$
$M(KOH) = 39 + 16 + 1 = 56 \, г/моль$

Количество вещества рассчитывается по формуле: $n = m / M$
Количество вещества сульфата цинка:
$n(ZnSO_4) = \frac{1 \, г}{161 \, г/моль} \approx 0.0062 \, моль$
Количество вещества гидроксида калия:
$n(KOH) = \frac{3.2 \, г}{56 \, г/моль} \approx 0.0571 \, моль$

4. Определим, какой из реагентов находится в недостатке (является лимитирующим).
Согласно уравнению реакции, на 1 моль $ZnSO_4$ требуется 2 моль $KOH$.
Найдем, какое количество $KOH$ необходимо для реакции с имеющимся количеством $ZnSO_4$:
$n_{теор}(KOH) = 2 \times n(ZnSO_4) = 2 \times 0.0062 \, моль = 0.0124 \, моль$

Сравним теоретически необходимое количество $KOH$ с фактически имеющимся:
$0.0124 \, моль \, (необходимо) < 0.0571 \, моль \, (имеется)$

Поскольку гидроксида калия имеется больше, чем требуется для реакции, он находится в избытке, а сульфат цинка — в недостатке. Это означает, что весь сульфат цинка прореагирует.

5. Вывод.
Так как оба реагента присутствуют в растворе и вступают в реакцию, в результате которой образуется нерастворимое вещество $Zn(OH)_2$, то осадок будет образовываться.
Можно также рассчитать массу образующегося осадка. Расчет ведется по лимитирующему реагенту ($ZnSO_4$).
Из уравнения реакции: $n(Zn(OH)_2) = n(ZnSO_4) = 0.0062 \, моль$
$M(Zn(OH)_2) = 65 + 2 \times (16 + 1) = 99 \, г/моль$
$m(Zn(OH)_2) = n(Zn(OH)_2) \times M(Zn(OH)_2) = 0.0062 \, моль \times 99 \, г/моль \approx 0.61 \, г$
Так как масса образовавшегося осадка больше нуля, он образуется.

Ответ: Да, при добавлении 50 г 2 %-ного раствора сульфата цинка к 40 г 8 %-ного раствора гидроксида калия образуется осадок гидроксида цинка ($Zn(OH)_2$) массой примерно 0.61 г.