32,5 г смеси цинка и железа (массовая доля цинка в смеси 20%) обработали соляной кислотой. Определите массу и объем образовавшегося водорода
Чтобы решить задачу, начнем с того, что определим массу цинка в смеси.
Определение массы цинка: Массовая доля цинка в смеси составляет 20%. Следовательно, масса цинка в смеси будет:
\[ m_{\text{Zn}} = 0,20 \times 32,5\, \text{г} = 6,5\, \text{г} \]
Определение массы железа: Масса железа в смеси составит:
\[ m_{\text{Fe}} = 32,5\, \text{г} - 6,5\, \text{г} = 26\, \text{г} \]
Реакция цинка с соляной кислотой: Реакция цинка с соляной кислотой (HCl) описывается уравнением:
\[ \text{Zn} + 2\text{HCl} \rightarrow \text{ZnCl}_2 + \text{H}_2 \]
Это уравнение показывает, что 1 моль цинка (65,4 г) образует 1 моль водорода (2 г).
Рассчитаем, сколько моль цинка у нас есть:
Молярная масса цинка равна 65,4 г/моль, следовательно, количество молей цинка:
\[ n_{\text{Zn}} = \frac{m_{\text{Zn}}}{M_{\text{Zn}}} = \frac{6,5\, \text{г}}{65,4\, \text{г/моль}} \approx 0,099\, \text{моль} \]
Количество водорода, образующегося в реакции: По уравнению реакции видно, что на 1 моль цинка образуется 1 моль водорода. Следовательно, количество водорода:
\[ n_{\text{H}_2} = n_{\text{Zn}} \approx 0,099\, \text{моль} \]
Масса водорода: Молярная масса водорода составляет 2 г/моль, отсюда масса водорода:
\[ m_{\text{H}_2} = n_{\text{H}_2} \times M_{\text{H}_2 = 0,099\, \text{моль} \times 2\, \text{г/моль} \approx 0,198\, \text{г} \]
Объем водорода: При стандартных условиях (0 °C, 1 атм) 1 моль газа занимает объем 22,4 л. Следовательно, объем водорода можно рассчитать следующим образом:
\[ V_{\text{H}_2} = n_{\text{H}_2 \times 22,4\, \text{л/моль} \approx 0,099\, \text{моль} \times 22,4\, \text{л/моль} \approx 2,22\, \text{л} \]
Таким образом, в результате реакции образуется примерно 0,198 г водорода, который займет объем около 2,22 л при стандартных условиях.
