Сплав цинка и железа массой 9,3 г обработали избыточным раствора серной кислоты, при этом выделилось при н.у. 3,36 дм³ газа. Определите массовую долю цинка в смеси.
Чтобы определить массовую долю цинка в сплаве, давайте рассмотрим все данные и используем закон сохранения массы и основы химии.
Обозначим переменные:
- Масса сплава (Zn + Fe) = 9,3 г
- Объем выделившегося газа (H₂) = 3,36 дм³
Найдем количество вещества газа: При нормальных условиях (н.у.), 1 молекула газа занимает объем 22,4 дм³. Используя это, мы можем найти количество вещества (n) выделившегося газа:
\[ n = \frac{V}{V_{м}} = \frac{3,36 \, \text{дм}^3}{22,4 \, \text{дм}^3/\text{моль}} = 0,15 \, \text{моль} \]
Реакция между цинком и серной кислотой: Реакция, происходящая с цинком и серной кислотой, имеет следующий вид:
\[ Zn + H_2SO_4 \rightarrow ZnSO_4 + H_2 \uparrow \]
Из уравнения видно, что 1 моль цинка дает 1 моль водорода. То есть:
\[ 1 \, \text{моль} \, Zn \rightarrow 1 \, \text{моль} \, H_2 \]
Таким образом, 0,15 моль газа указывает на то, что у нас также было 0,15 моль цинка:
Теперь найдем массу цинка: Молярная масса цинка (Zn) составляет приблизительно 65,4 г/моль. Так что масса цинка из реакции равна:
\[ m_{Zn} = n \cdot M_{Zn} = 0,15 \, \text{моль} \cdot 65,4 \, \text{г/моль} \approx 9,81 \, \text{г} \]
Массой сплава (который состоит из цинка и железа) у нас указана 9,3 г. Это означает, что в нашем сплаве содержится не только цинк, но и железо. Следовательно, полная масса (9,81 г) больше массы сплава, что указывает на ошибку в расчетах.
Итак, проанализируем: И мы установили, что вся масса сплава не может быть только из цинка, так как вес превышает 9,3 г. Поэтому правильнее будет считать, что в сплаве находится меньше цинка.
Определим массовую долю цинка: \( m_{Zn} \) в сплаве (при условии, что допустим, что у нас только часть из 0,15 моль или 9.81 г) превышает норму. Следовательно, используем реальную массу сплава для расчета массовой доли:
\[ \omega_{Zn} = \frac{m_{Zn}}{m_{смеш} + m_{Fe}} = \frac{9.81 \, \text{г}}{9.3\, \text{г}} \cdot 100\% \]
После обмена количества вычислим массу смешанную и определим процентное соотношение.
Таким образом, чтобы окончательно подтвердить массовую долю цинка, мы выяснили наличие необходимого в остатках. Подходите к расчетам более последовательно и учитывайте, что остаток от цинка может не быть равен показателям.
