В 200 г раствора соляной кислоты с массовой долей вещества 15% поместили 10 г металлического цинка.Найдите объем выделившегося газа (н.у.)
Для решения этой задачи нам необходимо использовать закон сохранения массы и уравнение реакции между соляной кислотой (HCl) и металлическим цинком (Zn).
Реакция между Zn и HCl: Уравнение реакции выглядит так: \[ \text{Zn} + 2\text{HCl} \rightarrow \text{ZnCl}_2 + \text{H}_2 \uparrow \] Из уравнения видно, что 1 моль цинка реагирует с 2 молями соляной кислоты, выделяя 1 моль водорода (H₂).
Определим массу HCl в растворе: Масса раствора — 200 г, а массовая доля HCl — 15%. Чтобы найти массу HCl: \[ \text{Масса HCl} = 200 \, \text{г} \times 0,15 = 30 \, \text{г} \]
Найдем количество вещества HCl: Чтобы найти количество вещества (в молях) HCl, используем его молярную массу. Молярная масса HCl ≈ 36,5 г/моль. \[ n(\text{HCl}) = \frac{30 \, \text{г}}{36,5 \, \text{г/моль}} \approx 0,82 \, \text{моль} \]
Найдем количество цинка: Молярная масса цинка (Zn) ≈ 65,4 г/моль. У нас есть 10 г Zn. \[ n(\text{Zn}) = \frac{10 \, \text{г}}{65,4 \, \text{г/моль}} \approx 0,153 \, \text{моль} \]
Определяем, кто из реагентов является ограничивающим: Согласно уравнению реакции, 1 моль Zn реагирует с 2 молями HCl. У нас есть 0,153 моль Zn, следовательно, для реакции потребуется: \[ 2 \times 0,153 \, \text{моль HCl} = 0,306 \, \text{моль HCl} \] Поскольку HCl у нас 0,82 моль, то не хватает HCl и именно он ограничивающий реагент.
Находим объем выделившегося газа (водорода) при реакции: По уравнению реакции 2 моль HCl выделяет 1 моль H₂. Мы имеем 0,82 моль HCl, которые могут произвести: \[ n(H₂) = \frac{0,82 \, \text{моль HCl}}{2} = 0,41 \, \text{моль H₂} \]
Переводим количество газа в объем: При нормальных условиях (н.у.) 1 моль газа занимает объем 22,4 л. Следовательно, объем выделившегося водорода: \[ V(H₂) = 0,41 \, \text{моль} \times 22,4 \, \text{л/моль} \approx 9,184 \, \text{л} \]
Таким образом, объем выделившегося газа (водорода) составляет примерно 9,18 литров.
