34.07 Растворимость и кристаллогидраты

Уравнения реакций:
1) Zn + 2KOH + 2H₂O → K₂[Zn(OH)₄] + H₂
2) 2KOH + H₂SO₄ → K₂SO₄ + 2H₂O
3) K₂[Zn(OH)₄] + 2H₂SO₄ → K₂SO₄ + ZnSO₄ + 4H₂O

m KOH = m _р-ра KOH * w KOH = 112 * 0,3 = 33,6 г
n KOH = m KOH / M KOH = 33,6 / 56 = 0,6 моль 
n Zn = m Zn / M Zn = 13 / 65 = 0,2 моль
По 1 уравнению: n K₂[Zn(OH)₄] = n Zn = 0,2 моль 
n _{прореаг.} KOH = 2 * n Zn = 2 * 0,2 = 0,4 моль
n _ост. KOH = n KOH - n _{прореаг.} KOH = 0,6 - 0,4 = 0,2 моль
m H₂SO₄ = m _р-ра H₂SO₄ ⋅ w H₂SO₄ = 245 * 0,2 = 49 г
n H₂SO₄ = m H₂SO₄ / M H₂SO₄ = 49 / 98 = 0,5 моль 

Серная кислота в первую очередь будет вступать в реакцию с гидроксидом калия. Определим что в избытке, а что в недостатке в этой реакции:

По 2 уравнению: n _{прореаг. в 2} H₂SO₄ = 0,5 * n _ост. KOH = 0,5 * 0,2 = 0,1 моль. Количество прореагировавшей серной кислоты меньше, чем общее ее количество, следовательно серная кислота в избытке и 3 реакция будет протекать с остатком серной кислоты.
n_ост. H₂SO₄ = n H₂SO_{4 -} n_{прореаг. в 2} H₂SO₄ = 0,5 - 0,1 = 0,4 моль

Определим что в избытке, а что в недостатке в 3 реакции:
n _{прореаг. в 3} H₂SO₄ = 2 * n K₂[Zn(OH)₄] = 0,2 * 2 = 0,4 моль

При взаимодействии всего тетрагидроксоцинката калия в реакцию уйдет вся остаточная серная кислота, следовательно, вещества реагируют полностью.
По 2 уравнению: n₂ K₂SO₄ = n _ост. KOH / 2 = 0,2 / 2 = 0,1 моль
По 3 уравнению: n₃ K₂SO₄ = n K₂[Zn(OH)₄] = 0,2 моль
n _общ. K₂SO₄ = n₁ K₂SO₄ + n₂ K₂SO₄ = 0,1 + 0,2 = 0,3 моль
m _общ. K₂SO₄ = n _общ. K₂SO₄ * M K₂SO₄ = 0,3 * 174 = 52,2 г
По 3 уравнению: n ZnSO₄ = n K₂[Zn(OH)₄] = 0,2 моль
m ZnSO₄ = n ZnSO₄ * M ZnSO₄ = 0,2 * 161 = 32,2 г
По 1 уравнению: n H₂ = n Zn = 0,2 моль
m H₂ = n H₂ * M H₂ = 0,2 * 2 = 0,4 г
m _{кон. р-ра} = m_р-ра KOH + m Zn + m_р-ра H₂SO₄ – m H₂ = 112 + 13 + 245 - 0,4 = 369,6 г
m H₂O _{в кон. р-ре} = m _{кон. р-ра} - m ZnSO₄ - m K₂SO₄ = 369,6 - 32,2 - 52,2 = 285,2 г

Найдем массу сульфата цинка, который может растворится в 285,2 г воды. Составим пропорцию:
Пусть m _{спос. к растворению} ZnSO₄ = x г, тогда
57,7 / 100 = x / 285,2
x = 164,56 г = m _{спос. к растворению} ZnSO₄. Способно раствориться больше сульфата цинка, чем есть в общем, следовательно, сульфат цинка полностью растворяется.

Найдем массу сульфата калия, который может растворится в 285,2 г воды. Составим пропорцию:
Пусть m _{спос. к растворению} K₂SO₄ = y г, тогда
12 / 100 = y / 285,2
y = 34,2 г = m _{спос. к растворению} K₂SO₄. Способно раствориться меньше сульфата калия, чем выделилось в общем, следовательно, часть сульфата калия растворится до насыщения, другая часть выпадет в осадок.
m _осадка K₂SO₄ = m K₂SO₄ - m _{спос. к растворению} K₂SO₄ = 52,2 - 34,2 = 18 г

Ответ: m _осадка K₂SO₄ = 18 г