16. При взаимодействии смеси порошков оксида цинка и оксида магния с соляной кислотой было получено 3,5 г солей (в пересчете на сухие соли). На взаимодействие этой же смеси с раствором
щелочи, было израсходован раствор гидроксида натрия массой 16 гс массовой долей вещества в
растворе 10%. Определите массовые доли компонентов в исходной смеси оксидов.
1. Реакция смеси порошков оксида цинка и оксида магния с соляной кислотой:
ZnO + 2HCl -> ZnCl2 + H2O
MgO + 2HCl -> MgCl2 + H2O
2. Реакция смеси порошков оксида цинка и оксида магния с раствором гидроксида натрия:
ZnO + 2NaOH -> Na2ZnO2 + H2O
MgO + 2NaOH -> Na2MgO2 + H2O
Из условия задачи, мы знаем, что 3,5 г солей было получено при реакции с соляной кислотой (ZnCl2 и MgCl2) и что 16 г раствора гидроксида натрия было израсходовано при реакции с раствором щелочи (Na2ZnO2 и Na2MgO2).
Нам нужно найти массовые доли компонентов в исходной смеси оксидов (ZnO и MgO).
Для начала, посчитаем количество молей солей, которые были получены:
Молярная масса ZnCl2 = 65,38 г/моль (Zn - 65,38 г/моль, Cl - 35,45 г/моль)
Молярная масса MgCl2 = 95,21 г/моль (Mg - 24,31 г/моль, Cl - 35,45 г/моль)
Масса ZnCl2 = молярная масса ZnCl2 * количество молей ZnCl2
Масса MgCl2 = молярная масса MgCl2 * количество молей MgCl2
Масса ZnCl2 + масса MgCl2 = 3,5 г
Масса ZnO + масса MgO = Масса ZnCl2 + масса MgCl2
Мы также знаем, что массовая доля вещества в растворе гидроксида натрия равна 10%. Используя информацию о молярной массе источника гидроксида натрия, можем рассчитать количество молей источника гидроксида натрия в растворе:
Масса источника гидроксида натрия = молярная масса источника * количество молей источника
Известно, что масса источника гидроксида натрия = 16 г и массовая доля вещества в растворе равна 10%,
поэтому количество молей источника = масса источника гидроксида натрия / молярная масса источника
количество молей источника = 16 г / (молярная масса гидроксида натрия * 0,1)
Массовая доля воды в итоговых солях равна 10%:
Масса H2O = (масса соли / 0,1) - масса соли
Теперь мы можем рассчитать количество молей оксидов ZnO и MgO, используя реакцию 1 и реакцию 2:
Для ZnO:
количество молей ZnCl2 = количество молей ZnO
Масса ZnO = (молярная масса ZnO * количество молей ZnO)
Масса ZnO + масса H2O = 3,5 г
масса H2O = (3,5 г / 0,1) - масса ZnO
Для MgO:
количество молей MgCl2 = количество молей MgO
Масса MgO = (молярная масса MgO * количество молей MgO)
Масса MgO + масса H2O = 3,5 г
масса H2O = (3,5 г / 0,1) - масса MgO
Теперь у нас есть два уравнения с двумя неизвестными (масса ZnO и масса MgO). Мы можем решить их, выразив одну переменную через другую и подставив в другое уравнение:
Масса ZnO = 3,5 г - масса MgO - масса H2O
Масса MgO = 3,5 г - масса ZnO - масса H2O
Подставим значение массы H2O из одного уравнения в другое:
Масса ZnO = 3,5 г - масса MgO - ((3,5 г / 0,1) - масса ZnO)
Масса MgO = 3,5 г - масса ZnO - ((3,5 г / 0,1) - масса MgO)
Теперь у нас есть два уравнения с одной неизвестной. Решив их, мы найдем значения массы ZnO и MgO. Для удобства расчетов, можно использовать численные методы, например, подставить разные значения для массы ZnO и найти, при каком значении будет выполняться равенство в обоих уравнениях.
Как только мы найдем значения массы ZnO и MgO, мы можем рассчитать массовые доли компонентов в исходной смеси оксидов:
Массовая доля ZnO = (масса ZnO / (масса ZnO + масса MgO)) * 100%
Массовая доля MgO = (масса MgO / (масса ZnO + масса MgO)) * 100%
Таким образом, после решения уравнений и расчетов, мы найдем массовые доли компонентов в исходной смеси оксидов.