Ответы
Для решения данной задачи необходимо использовать закон пропорций. Для начала необходимо найти количество цинка в исходной смеси.
Нахождение количества цинка в исходной смеси:
Молярная масса цинка (Zn) = 65.38 г/моль
Масса цинка в полученной воде:
m(H2O) = 39.6 г
Количество молей полученной воды:
n(H2O) = m(H2O) / M(H2O) = 39.6 / 18 = 2.2 моль
Так как при горении цинка образуется один моль воды на один моль цинка, то количество молей цинка в исходной смеси равно:
n(Zn) = n(H2O) = 2.2 моль
Масса цинка в исходной смеси:
m(Zn) = n(Zn) * M(Zn) = 2.2 * 65.38 = 143.8 г
Нахождение массовой доли цинк оксида в исходной смеси:
Пусть массовая доля цинк оксида в исходной смеси равна x%, тогда масса цинк оксида в исходной смеси:
m(ZnO) = x / 100 * 305 = 3.05x г
Масса цинка в исходной смеси:
m(Zn) = (100 - x) / 100 * 305 = 3.05(100 - x) г
Тогда для реакции:
ZnO + 2NaOH → Na2ZnO2 + H2O
Необходим количество NaOH для реакции с цинк оксидом:
n(NaOH) = n(ZnO) / 2 = m(ZnO) / (2 * M(ZnO)) = (3.05x) / (2 * 81.38) моль
Необходимое количество NaOH для реакции с цинком:
n(NaOH)_2 = n(Zn) = m(Zn) / M(Zn) = 143.8 / 65.38 моль
Тогда избыток NaOH:
n(NaOH)_изб = n(NaOH)_2 - n(NaOH) = 143.8 / 65.38 - (3.05x) / (2 * 81.38)
Так как NaOH является избыточным реагентом, то его количество полностью расходится. Тогда масса Na2ZnO2 равна:
m(Na2ZnO2) = n(NaOH) * M(Na2ZnO2) = (3.05x) / (2 * 81.38) * 181.41 = 0.0536x г
Массовая доля цинк оксида в исходной смеси:
x = m(ZnO) / m * 100% = (0.0536x) / 305 * 100%
Решая уравнение относительно x получаем:
x = 16.9%
Итак, массовая доля цинк оксида в исходной смеси составляет
Ответ: 16.9%.