В 100 г раствора содержится 10,4 г сульфата кадмия. Погрузили цинковую пластинку. Через некоторое время пластинку вынули, высушили и взвесили, масса увеличилась на 0,94 г. Для удаления из раствора тяжёлых металлов в него добавили 5,6%-ный раствор гидроксида калия. Определите массовые доли веществ в полученном растворе.

Решим по школьным молярным массам: \(M(\mathrm{CdSO_4}) = 208\), \(M(\mathrm{ZnSO_4}) = 161\), \(M(\mathrm{KOH}) = 56\), \(M(\mathrm{K_2SO_4}) = 174\).

В растворе было:

\[n(\mathrm{CdSO_4}) = \frac{10{,}4}{208} = 0{,}05\ моль\]

При погружении цинка идёт реакция:

\[\mathrm{Zn + CdSO_4 \rightarrow ZnSO_4 + Cd}\]

Масса пластинки увеличивается на разность масс осевшего кадмия и растворившегося цинка:

\[112 - 65 = 47\ г\]

По условию увеличение массы \(0{,}94\ г\), значит:

\[n = \frac{0{,}94}{47} = 0{,}02\ моль\]

После реакции осталось \(0{,}03\ моль\) \(\mathrm{CdSO_4}\), а \(\mathrm{ZnSO_4}\) образовалось \(0{,}02\ моль\).

Для осаждения ионов металлов нужен гидроксид калия:

\[\mathrm{CdSO_4 + 2KOH \rightarrow Cd(OH)_2\downarrow + K_2SO_4}\]

\[\mathrm{ZnSO_4 + 2KOH \rightarrow Zn(OH)_2\downarrow + K_2SO_4}\]

Всего солей металлов:

\[0{,}03 + 0{,}02 = 0{,}05\ моль\]

Нужно \(0{,}1\ моль\) \(\mathrm{KOH}\), то есть:

\[m(\mathrm{KOH}) = 0{,}1 \cdot 56 = 5{,}6\ г\]

Так как раствор \(\mathrm{KOH}\) 5,6%-ный, его масса:

\[m = \frac{5{,}6}{0{,}056} = 100\ г\]

В растворе после осаждения образуется:

\[n(\mathrm{K_2SO_4}) = 0{,}05\ моль\]

\[m(\mathrm{K_2SO_4}) = 0{,}05 \cdot 174 = 8{,}7\ г\]

Масса осадков:

\[m(\mathrm{Cd(OH)_2}) = 0{,}03 \cdot 146 = 4{,}38\ г\]

\[m(\mathrm{Zn(OH)_2}) = 0{,}02 \cdot 99 = 1{,}98\ г\]

Масса полученного раствора:

\[100 + 100 - 4{,}38 - 1{,}98 = 193{,}64\ г\]

Массовая доля сульфата калия:

\[\omega(\mathrm{K_2SO_4}) = \frac{8{,}7}{193{,}64} \approx 0{,}0449 = 4{,}49\%\]

Ответ: в полученном растворе содержится \(\mathrm{K_2SO_4}\) с массовой долей примерно \(4{,}49\%\), вода — примерно \(95{,}51\%\). Тяжёлые металлы выпали в осадок в виде \(\mathrm{Cd(OH)_2}\) и \(\mathrm{Zn(OH)_2}\).

0 0 Пожаловаться