Практика к уроку «Задание 34»: часть 3

Запишем уравнение реакции и введём обозначения:

$Cu + 2FeCl_3 \rightarrow CuCl_2 + 2FeCl_2.$

$\nu(Cu)=x\ \text{моль},$

$\nu(FeCl_2)=\nu(FeCl_3)=2x.$

Из равенства масс солей в растворе:

$m(FeCl_2)=m(FeCl_3),$

$2x\cdot127=386\cdot0.15-2x\cdot162.5,\quad x=0.1\ \text{моль}.$

Масса раствора после растворения меди:

$m_{\text{р-ра}}=386+0.1\cdot64=392.4\ \text{г}.$

Массы солей и их массовые доли:

$m(FeCl_2)=m(FeCl_3)=2\cdot0.1\cdot127=25.4\ \text{г},$

$\omega(FeCl_2)=\omega(FeCl_3)=\dfrac{25.4}{392.4}\cdot100%=6.47%.$

Взаимодействие с аммиаком и последующее прокаливание:

$CuCl_2+4NH_3\rightarrow[Cu(NH_3)_4]Cl_2.$

$FeCl_2+2NH_3+2H_2O\rightarrow Fe(OH)_2\downarrow+2NH_4Cl.$

$FeCl_3+3NH_3+3H_2O\rightarrow Fe(OH)_3\downarrow+3NH_4Cl.$

$Fe(OH)_2\rightarrow FeO+H_2O\uparrow,$

$2Fe(OH)_3\rightarrow Fe_2O_3+3H_2O\downarrow.$

Количество веществ перед прокаливанием:

$\nu(FeCl_2)=0.2\ \text{моль},$

$\nu(FeCl_3)=\dfrac{386\cdot0.15}{162.5}-0.2=0.156\ \text{моль}.$

После прокаливания:

$\nu(FeO)=\nu(FeCl_2)=0.2\ \text{моль}$

$\nu(Fe_2O_3)=\tfrac12,\nu(FeCl_3)=0.078\ \text{моль}.$

Масса твёрдого остатка:

$m_{\text{тв}}=\nu(FeO)\cdot72+\nu(Fe_2O_3)\cdot160=0.2\cdot72+0.078\cdot160=26.88\ \text{г}.$

1. Запишем уравнения реакций:

$Cu + 4HNO_3 \rightarrow Cu(NO_3)_2 + 2NO_2 \uparrow + 2H_2O,$

$Al + 6HNO_3 \xrightarrow{t^\circ} Al(NO_3)_3 + 3NO_2 \uparrow + 3H_2O,$

$2NO_2 + 2NaOH \rightarrow NaNO_3 + NaNO_2 + H_2O.$

2. Рассчитаем количество вещества $NO_2$ (и щёлочи, поглотившей его):

$\nu(NO_2)=\nu(NaOH)=\dfrac{156\cdot0.2}{40}=0.78\ \text{моль}.$

3. Найдём массовые доли металлов в сплаве:

$\nu(Cu)=x\ \text{моль},$

$\nu(Al)=y\ \text{моль}$

$63.5,x+27,y=20.67\ \text{г},$

$2x+3y=0.78\ \text{моль};\Rightarrow; x=0.30\ \text{моль},; y=0.06\ \text{моль}.$

$\omega(Cu)=\dfrac{0.30\cdot63.5}{20.67}=0.922=92.2%,$

$\omega(Al)=100%-92.2%=7.8%.$

4. Реакции нитратов с концентрированным аммиаком, прокаливание и масса остатка:

$Cu(NO_3)_2+4NH_3\rightarrow [Cu(NH_3)_4](NO_3)_2$ или $Cu(NO_3)_2+6NH_3+2H_2O\rightarrow [Cu(NH_3)_4](OH)_2+2NH_4NO_3),$

$Al(NO_3)_3+3NH_3+3H_2O\rightarrow Al(OH)_3 \downarrow +3NH_4NO_3,$

$2Al(OH)_3 \xrightarrow{t^\circ} Al_2O_3+3H_2O.$

$\nu(Al_2O_3)=\tfrac12,\nu(Al)=0.03\ \text{моль},$

$m(Al_2O_3)=0.03\cdot102=3.06\ \text{г}.$

1. Уравнения реакций

$2\,AgNO_3 + Cu \to Cu(NO_3)_2 + 2Ag\downarrow \quad (1),$
$Cu(NO_3)_2 + Zn \to Zn(NO_3)_2 + Cu\downarrow \quad (2),$
$2\,AgNO_3 + Zn \to Zn(NO_3)_2 + 2Ag\downarrow \quad (3)$

2. Первая колба

Исходная масса раствора: ($m_0=500$) $г$. Массовая доля $Cu(NO_3)_2$ в исходном растворе ($w_0=0.094$).

$m_{\text{исх}}(Cu(NO_3)2)=m_0\,w_0=500\cdot0.094=47\text{ г},$

$\nu{\text{исх}}(Cu(NO_3)_2)=\frac{47}{188}=0.25\text{ моль}.$

Обозначим через ($x$) количество вещества $Cu(NO_3)2$, образовавшегося по (1):
$\nu{\text{обр}}(Cu(NO_3)2)=\nu{\text{израсх}}(Cu)=x,$

$m_{\text{обр}}(Cu(NO_3)2)=188x\text{ г},$

$m{\text{израсх}}(Cu)=64x\text{ г}.$

По (1) образуется ($2x$) моль серебра, значит $\nu(Ag)=2x,$

$m(Ag)=108\cdot2x=216x\text{ г}.$

Массовая доля $Cu(NO_3)2$ в растворе после протекания (1):

$w\big(Cu(NO_3)_2\big) =\frac{m{\text{исх}}(Cu(NO_3)2)+m{\text{обр}}(Cu(NO_3)2)} {m_0+m{\text{израсх}}(Cu)-m(Ag)}=\frac{47+188x}{500+64x-216x}.$

По условию $w\big(Cu(NO_3)_2\big)=0.255$, откуда

$\frac{47+188x}{500-152x}=0.255\quad\Longrightarrow\quad x=0.355\text{ моль}.$

3. Массовая доля нитрата серебра в первой колбе:

$\nu(AgNO_3)=\nu(Ag)=2x=0.71\text{ моль},$

$m(AgNO_3)=M(AgNO_3)\,\nu(AgNO_3)=170\cdot0.71=120.7\text{ г}.$

$w_1(AgNO_3)=\frac{m(AgNO_3)}{m_0}=\frac{120.7}{500}=0.2414=24.14\%.$

$w(AgNO_3)=24.14\%.$

4. Рассмотрим вторую колбу

Исходные данные (масса раствора $m_0=200$ $г$):

$m_{\text{исх}}\left(Cu(NO_3)2\right)=200\cdot0.094=18.8\text{ г},$

$\nu{\text{исх}}\left(Cu(NO_3)2\right)=\frac{18.8}{188}=0.1\text{ моль};$

$m{\text{исх}}(AgNO_3)=200\cdot0.2414=48.28\text{ г},$

$\nu_{\text{исх}}(AgNO_3)=\frac{48.28}{170}=0.284\text{ моль};$

$m_{\text{исх}}\left(Zn(NO_3)2\right)=200\cdot0.189=37.8\text{ г},$

$\nu{\text{исх}}\left(Zn(NO_3)_2\right)=\frac{37.8}{189}=0.2\text{ моль}.$

Образование $Zn(NO_3)_2$ происходит по (2) и (3). Тогда

$\nu{\text{обр}}\left(Zn(NO_3)2\right)=\nu{\text{прореаг}}(Zn)=\frac12\,\nu_{\text{исх}}(AgNO_3)+\nu_{\text{исх}}\left(Cu(NO_3)_2\right)=\frac12\cdot0.284+0.1=0.242\text{ моль}.$

Масса образовавшегося и конечная масса $Zn(NO_3)_2$:

$m{\text{кон}}\left(Zn(NO_3)_2\right)=m{\text{исх}}\left(Zn(NO_3)2\right)+ \nu{\text{обр}}\left(Zn(NO_3)_2\right)\cdot M\left(Zn(NO_3)_2\right) =37.8+0.242\cdot189=83.538\text{ г}.$

Побочные массы осадков/металлов:

$\nu_{\text{исх}}\left(Cu(NO_3)2\right)=\nu(Cu)=0.1\quad\Rightarrow$

$m(Cu)=64\cdot0.1=6.4\text{ г},$

$\nu{\text{исх}}(AgNO_3)=\nu(Ag)=0.284\quad\Rightarrow$

$m(Ag)=108\cdot0.284=30.672\text{ г},$

$m_{\text{прореаг}}(Zn)=65\cdot0.242=15.73\text{ г}.$

Массовая доля нитрата цинка в конечном растворе:

$w_{\text{кон}}\left(Zn(NO_3)2\right)= \frac{m{\text{кон}}\left(Zn(NO_3)2\right)}{m_0+m{\text{прореаг}}(Zn)-m(Cu)-m(Ag)}=\frac{83.538}{200+15.73-6.4-30.672}=\frac{83.538}{178.658}=0.4676.$

Ответ (2-я колба): $w\left(Zn(NO_3)_2\right)=46.76\%.$

1. Запишем уравнения реакций:

$(1)\quad P_2O_5+3Na_2O \xrightarrow{t^\circ} 2Na_3PO_4,$

$(2)\quad P_2O_5+3H_2O=2H_3PO_4,$

$(3)\quad 2Na_3PO_4+H_3PO_4=3Na_2HPO_4.$

2. Введём обозначения:

$\nu(Na_2O)=x\ \text{моль},\qquad \nu(P_2O_5)=y\ \text{моль}.$

Из соотношения атомов фосфора к натрию в исходной смеси:

$\frac{N(P)}{N(Na)}=\frac{\nu(P)}{\nu(Na)}=\frac{2y}{2x}=\frac{y}{x}=\frac{\nu(P_2O_5)}{\nu(Na_2O)}=\frac{7}{18},$ получаем

$18\,y=7\,x\qquad\Rightarrow\qquad y=\frac{7}{18}x.$

3. Масса конечного раствора:

Имеется избыток кислого оксида, поэтому при растворении он реагирует и с водой, и с солью, а образующаяся кислота (2) взаимодействует с средними фосфатами по (3).

По условию $m(H)=512.5\cdot0.0736=37.72\ \text{г},$

$\nu(H)=\frac{37.72}{1}=37.72\ \text{моль}.$

Тогда $\nu_{\text{исх}}(H_2O)=\frac12\nu(H)=18.86\ \text{моль},$

$m_{\text{исх}}(H_2O)=18.86\cdot18=339.48\ \text{г}.$

Массы исходных оксидов:

$m(Na_2O)=62\,x\ \text{г}, m(P_2O_5)=142\,y\ \text{г}.$

Масса конечного раствора:

$m_{\text{к.\,р-ра}}=m_{\text{исх}}(H_2O)+m(Na_2O)+m(P_2O_5)=512.5\ \text{г}.$

4. Составим и решим систему:

$339.48+62x+142y=512.5,$
$18y=7x.$

$x=\nu(Na_2O)=1.476\ \text{моль},$
$y=\nu(P_2O_5)=0.574\ \text{моль}.$

3. Определим массовую долю $Na_3PO_4$ в конечном растворе

$v_1(P_2O_5)=\frac13\,v(Na_2O)=\frac13\cdot1.476=0.492\ \text{моль},$

$v(Na_3PO_4)=\frac23\,v(Na_2O)=\frac23\cdot1.476=0.984\ \text{моль},$

$v_2(P_2O_5)=v_{\text{исх}}(P_2O_5)-v_1(P_2O_5)=0.574-0.492=0.082\ \text{моль},$

$v(H_3PO_4)=2\,v(P_2O_5)=2\cdot0.082=0.164\ \text{моль},$

$v_{\text{прореаг}}(Na_3PO_4)=2\,v(H_3PO_4)=2\cdot0.164=0.328\ \text{моль},$

$v_{\text{ост}}(Na_3PO_4)=0.984-0.328=0.656\ \text{моль},$

$m_{\text{ост}}(Na_3PO_4)=M(Na_3PO_4)\,v_{\text{ост}}(Na_3PO_4)=164\cdot0.656=107.584\ \text{г},$

$\omega(Na_3PO_4)=\frac{107.584}{512.5}=0.20992\approx20.992\%\approx21\%.$

1. Составим уравнения реакций:

$Fe_2O_3+6HNO_3 \rightarrow 2Fe(NO_3)_3+3H_2O\quad (1),$

$Fe_3O_4+10HNO_3 \rightarrow 3Fe(NO_3)_3+NO_2+5H_2O\quad (2),$

$2NO_2+2NaOH \rightarrow NaNO_2+NaNO_3+H_2O\quad (3).$

2. Найдём количества веществ оксидов $Fe$ (III) и железной окалины

$m_{\text{п-pa}}(NaOH)=20\cdot0.20=4.0\ \text{г},$

$\nu(NaOH)=\frac{4.0}{40}=0.10\ \text{моль}.$

По (3) $\nu(NO_2)=\nu(NaOH)=0.10\ \text{моль}$.

Пусть $\nu(Fe_2O_3)=x$ $моль$, $\nu(Fe_3O_4)=y$ $моль$. Тогда

$\nu(Fe)=2x+3y,\qquad \nu(O)=3x+4y.$

По условию $\dfrac{N(Fe)}{N(O)}=\dfrac{\nu(Fe)}{\nu(O)}=\dfrac{7}{10}$:

$\frac{2x+3y}{3x+4y}=\frac{7}{10}\ \Rightarrow\ x=2y.$

Из (2) $\nu(NO_2)=y=0.10\Rightarrow y=0.10,\ x=0.20$.

3. Массы оксидов $NO_2$ и нитрата железа (III)

$m(Fe_2O_3)=160\cdot0.20=32\ \text{г},$

$m(Fe_3O_4)=232\cdot0.10=23.2\ \text{г},$

$m(NO_2)=46\cdot0.10=4.6\ \text{г}.$

Количество $Fe(NO_3)_3$: $\nu_1=2x=0.40\ \text{моль (по (1))}, \nu_2=3y=0.30\ \text{моль (по (2))},$

$\nu(Fe(NO_3)_3)=0.40+0.30=0.70\ \text{моль},$

$m(Fe(NO_3)_3)=242\cdot0.70=169.4\ \text{г}.$

Масса получившегося раствора:

$m_{\text{п-pa}}=m(HNO_3)+m(Fe_2O_3)+m(Fe_3O_4)-m(NO_2)=500+32+23.2-4.6=550.6\ \text{г}.$

4. Массовая доля $Fe(NO_3)_3$ в растворе

$\omega\left(Fe(NO_3)_3\right)=\frac{m(Fe(NO_3)_3)}{m{\text{п-pa}}}=\frac{169.4}{550.6}=0.308\approx30.8\%.$

1. Запишем уравнение разложения нитрата серебра (I):

$2AgNO_3 \xrightarrow{t^\circ} 2Ag + 2NO_2 \uparrow + O_2 \uparrow (1)$

Твёрдый остаток — смесь образовавшегося серебра и оставшегося нитрата серебра(I). С соляной кислотой реагирует только нитрат серебра(I):

$AgNO_3 + HCl \rightarrow AgCl \downarrow + HNO_3 (2)$.

2. Вычислим массу и количество вещества хлороводорода в исходной соляной кислоте:

$m_{\text{нач}}(HCl)=200\cdot 0.20=40.0\ \text{г},$

$\nu_{\text{нач}}(HCl)=\frac{m_{\text{нач}}(HCl)}{M(HCl)}=\frac{40.0}{36.5}=1.096\ \text{моль}.$

Вычислим массу и количество вещества хлороводорода в образовавшемся растворе:

$m_{\text{кон}}(HCl)=m_{\text{кон. p-pa}}(HCl)\cdot \omega_{\text{кон}}(HCl)=205.3\cdot 0.1593=32.704\ \text{г},$

$\nu_{\text{кон}}(HCl)=\frac{m_{\text{кон}}(HCl)}{M(HCl)}=\frac{32.704}{36.5}=0.8960\ \text{моль}.$

Количество $HCl$, израсходованного на реакцию с нитратом серебра (I):

$\nu_{\text{израсх}}(HCl)=\nu_{\text{нач}}(HCl)-\nu_{\text{кон}}(HCl)=1.096-0.8960=0.200\ \text{моль}.$

3. По уравнению (2) найдём количество вещества и массу неразложившегося $AgNO_3$

$\nu{\text{ост}}(AgNO_3)=\nu_{\text{израсх}}(HCl)=0.200\ \text{моль},$

$m_{\text{ост}}(AgNO_3)=\nu_{\text{ост}}(AgNO_3)\cdot M(AgNO_3)=0.200\cdot 170=34.0\ \text{г}.$

Найдём массу и количество вещества образовавшегося серебра:

$m(Ag)=m(\text{остатка})-m_{\text{ост}}(AgNO_3)=88.0-34.0=54.0\ \text{г},$

$\nu(Ag)=\frac{m(Ag)}{M(Ag)}=\frac{54.0}{108}=0.500\ \text{моль}.$

4. По уравнению (1) найдём количество вещества и объём смеси газов $NO_2+O_2$ при Н.У.:

$3\nu(Ag)=2\nu(NO_2+O_2)\ \Rightarrow\ \nu(NO_2+O_2)=\frac{3\nu(Ag)}{2}=\frac{3\cdot 0.500}{2}=0.750\ \text{моль},$

$V{NO_2+O_2}=\nu(NO_2+O_2)\cdot V_m=0.750\cdot 22.4=16.8\ \text{л}.$

$V(NO_2+O_2)=16.8\ \text{л}$.

1. Запишем уравнения реакций:

$MgO + 2HCl = MgCl_2 + H_2O;$

$Mg_3P_2 + 6HCl = 3MgCl_2 + 2PH_3 \uparrow;$

$MgCl_2 + 2KF = MgF_2 \downarrow + 2KCl.$

2. Рассчитаем количества веществ участников реакций:

$\nu(HCl)=\frac{m_{\text{п-pa}}(HCl)\cdot \omega(HCl)}{M(HCl)}=\frac{365\cdot0.34}{36.5}=3.40\ \text{моль};$

$\nu(KF)=\frac{m_{\text{п-pa}}(KF)\cdot \omega(KF)}{M(KF)}=\frac{232\cdot0.30}{58}=1.20\ \text{моль}.$

3. Пусть $\nu(MgO)=x\ \text{моль},\ \nu(Mg_3P_2)=y\ \text{моль.}$

Так как в первых двух реакциях все вещества прореагировали полностью, имеем систему:

$2x+6y=3.4, 24x+72y=0.544$

$x=0.20, y=0.50.$

4. Найдём массовую долю хлорида калия в конечном растворе:

$\nu(MgCl_2)=\frac{\nu(HCl)}{2}=\frac{3.40}{2}=1.70\ \text{моль};$

$\nu(MgCl_2)>\frac{\nu(KF)}{2}.$

Следовательно, хлорид магния в избытке по отношению к фториду калия.

Тогда: $\nu(KCl)=\nu(KF)=1.20\ \text{моль},$

$m(KCl)=1.20\cdot74.5=89.4\ \text{г}.$

$m_{\text{кон. p-pa}}=m(MgO)+m(Mg_3P_2)+m_{\text{р-pa}}(HCl)+m_{\text{р-pa}}(KF)-m(PH_3)-m(MgF_2)=0.20\cdot40+0.50\cdot134+365+232-1\cdot34-0.62\cdot62=600.8\ \text{г}.$

$\omega(KCl)=\frac{m(KCl)}{m_{\text{кон. p-pa}}}=\frac{89.4}{600.8}=0.149.$

$\omega(KCl)=0.149.$

1. Реакции растворения сплава в концентрированной азотной кислоте и расчёт её количества:

$Ag + 2HNO_3 \rightarrow AgNO_3 + NO_2 \uparrow + H_2O,$

$Cu + 4HNO_3 \rightarrow Cu(NO_3)_2 + 2NO_2 \uparrow + 2H_2O.$

По данным: $V(HNO_3)=43{,}5\,\text{мл}$, $\rho(HNO_3)=1{,}38\,\text{г/мл}$, $\omega(HNO_3)=0{,}63.$

$m(HNO_3)=V\cdot \rho\cdot \omega=43{,}5\cdot1{,}38\cdot0{,}63=37{,}8\,\text{г},$

$n(HNO_3)=\frac{m}{M}=\frac{37{,}8}{63}\approx 0{,}60\,\text{моль}.$

2. Осаждение гидроксидов, прокаливание и получающиеся уравнения:

$2AgNO_3 + 2NaOH \rightarrow Ag_2O \downarrow + 2NaNO_3 + H_2O,$

$Cu(NO_3)_2 + 2NaOH \rightarrow Cu(OH)_2 \downarrow + 2NaNO_3,$

$Cu(OH)_2 \xrightarrow{\Delta} CuO + H_2O \uparrow,$

$2Ag_2O \xrightarrow{\Delta} 4Ag + O_2 \uparrow.$

3. Система уравнений и количества веществ металлов в сплаве.

Пусть $n(Ag)=x$ $моль$, $n(Cu)=y$ $моль$. Тогда по расходу кислоты $n(HNO_3)=2x+4y=0{,}60.$

Масса твёрдого остатка после обработок:

$m_{\text{тв}}=m(Ag)+m(CuO)=108x+80y=10{,}0\,\text{г}.$

Решим систему $2x+4y=0{,}60, 108x+80y=10{,}0,$

$x=0{,}20\,\text{моль}, y=0{,}05\,\text{моль}.$

4. Массы и массовые доли металлов в сплаве:

$m(Ag)=108\cdot0{,}20=21{,}6\,\text{г},$

$m(Cu)=64\cdot0{,}05=3{,}2\,\text{г}.$

$\omega(Ag)=\frac{21{,}6}{21{,}6+3{,}2}\cdot100\%\approx 87{,}1\%,$

$\omega(Cu)=\frac{3{,}2}{21{,}6+3{,}2}\cdot100\%\approx 12{,}9\%.$

$\omega(Ag)\approx 87{,}1\%,\quad \omega(Cu)\approx 12{,}9\%.$

1. Напишем уравнение реакции замещения:

$Zn+2AgNO_3 \rightarrow Zn(NO_3)_2+2Ag \downarrow.$

2. Найдём количества веществ. Пусть в растворе $x$ $моль AgNO_3.$

$\nu(\text{Zn})=\frac{x}{2},\qquad \nu(\text{Ag})=x.$

По изменению массы пластинки:

$m(\text{Ag})-m(\text{Zn})=108x-65\cdot\frac{x}{2}=7{,}55\ \text{г}$
$\;\Rightarrow\; x=0{,}1\ \text{моль}.$

3. Масса образовавшейся соли и масса конечного раствора:

$\nu(\text{Zn(NO}3)_2\bigr)=\nu(\text{Zn})=\frac{x}{2}=0{,}05\ \text{моль},$
$m(\text{Zn(NO}_3)_2\bigr)=0{,}05\cdot189=9{,}45\ \text{г},$

$m{\text{кон}}=200+m(\text{Zn})-m(\text{Ag})$
$=200-7{,}55=192{,}45\ \text{г}.$

4. Массовая доля соли в конечном растворе:

$\omega(\text{Zn(NO}_3)_2=\frac{9{,}45}{192{,}45}\cdot100\% \approx 4{,}91\%.$

1. Реакции и соотношения:

$\text{Zn} + \text{H}_2\text{SO}_4 \to \text{ZnSO}_4 + \text{H}_2\uparrow,$

$\text{ZnCO}_3 + \text{H}_2\text{SO}_4 \to \text{ZnSO}_4 + \text{H}_2\text{O} + \text{CO}_2\uparrow.$

Из соотношения атомов $Zn$ и $O$:

$\frac{\nu(\text{Zn})+\nu(\text{ZnCO}_3)}{3\nu(\text{ZnCO}_3)}=\frac{5}{6} \Longrightarrow$

$6\nu(\text{Zn})+6\nu(\text{ZnCO}_3)=15\nu(\text{ZnCO}_3) \Longrightarrow$

$\nu(\text{Zn})=\frac{3}{2}\,\nu(\text{ZnCO}_3).$

Из уравнений реакций:

$\nu(\text{Zn})=\nu(\text{H}_2),\qquad$ $\nu(\text{ZnCO}_3)=\nu(\text{CO}_2),\qquad$

$\nu(\text{Zn})+\nu(\text{ZnCO}_3)=\nu(\text{ZnSO}_4).$

По условию:

$\nu(\text{Zn})+\nu(\text{ZnCO}3)=\nu(\text{H}_2)+\nu(\text{CO}_2) =\frac{V{\text{газов}}}{V_m}=\frac{22.4}{22.4}=1\ \text{моль}.$

Отсюда:

$\frac{3}{2}\nu(\text{ZnCO}_3)+\nu(\text{ZnCO}_3)=1 \Longrightarrow$

$\nu(\text{ZnCO}_3)=0.4\ \text{моль},\qquad \nu(\text{Zn})=0.6\ \text{моль}.$

Массы и количества:

$m(\text{ZnCO}_3)=\nu(\text{ZnCO}_3)\,M(\text{ZnCO}_3)=0.4\cdot125=50\ \text{г},$

$\nu(\text{CO}_2)=0.4\ \text{моль},\quad m(\text{CO}_2)=0.4\cdot44=17.6\ \text{г},$

$m(\text{Zn})=\nu(\text{Zn})\,M(\text{Zn})=0.6\cdot65=39\ \text{г},$

$\nu(\text{H}_2)=0.6\ \text{моль},\quad m(\text{H}_2)=0.6\cdot2=1.2\ \text{г},$

$\nu(\text{ZnSO}_4)=1 \text{моль}.$

2. Количество щёлочи, ход реакции в избытке $NaOH$ и массовая доля соли:

$m{\text{р-ра}}(\text{NaOH})=500\ \text{г},\quad \omega(\text{NaOH})=0.40\Rightarrow m(\text{NaOH})=200\ \text{г},$

$M(\text{NaOH})=40\ \frac{\text{г}}{\text{моль}}$

$\Rightarrow \nu(\text{NaOH})=\frac{200}{40}=5\ \text{моль}.$

Отношение: $\frac{\nu(\text{ZnSO}_4)}{\nu(\text{NaOH})}=\frac{1}{5}.$

Так как $NaOH$ в избытке, протекает реакция без осадка:

$ZnSO_4 + 4NaOH \to Na_2[Zn(OH)_4] + Na_2SO_4.$

Следовательно, $\nu(\text{Na}_2\text{SO}_4)=\nu(\text{ZnSO}_4)=1\ \text{моль},$

$m(Na_2SO_4)=1\cdot142=142\ \text{г}.$

Масса конечного раствора:

$m (\text{р-ра, конц})=m(Zn)+m(ZnCO_3)+m (\text{р-ра})(H_2SO_4) +m (\text{р-ра})(NaOH)-m (H_2)-m(CO_2)=$

$=39+5 0+500+500-1.2-17.6=1070.2\ \text{г}.$

Массовая доля сульфата натрия в конечном растворе:

$\omega(\text{Na}2\text{SO}_4)=\frac{m(\text{Na}_2\text{SO}_4)}{m{\text{р-ра, конц}}}=\frac{142}{1070.2}=0.133\approx13.3\%.$