Чтобы решить задачу, начнем с анализа информации. Мы знаем массу технического цинка (12,8 г), объем выделившегося водорода (4,032 л) и то, что водород выделяется в результате реакции цинка с гидроксидом калия (KOH).
Шаг 1: Напишем уравнение реакции
Цинк (Zn) реагирует с гидроксидом калия по следующему уравнению:
[ \text{Zn} + 2 \text{KOH} \rightarrow \text{Zn(OH)}_2 + \text{H}_2\uparrow ]
Из уравнения видно, что 1 моль Zn дает 1 моль H₂.
Шаг 2: Рассчитаем количество водорода в молях
Чтобы найти количество выделившегося водорода в молях, мы используем идеальный газовый закон. При нормальных условиях (0 °C и 1 атм) 1 моль газа занимает объем 22,4 л.
Первым шагом найдем количество моль водорода:
[
n(H_2) = \frac{V}{V_m} = \frac{4,032 \text{ л}}{22,4 \text{ л/моль}} \approx 0,18 \text{ моль}
]
Шаг 3: Определим количество цинка, реагировавшего с KOH
Из уравнения реакции мы знаем, что 1 моль цинка реагирует с 1 моль водорода. Следовательно, количество цинка, которое среагировало:
[
n(Zn) = n(H_2) = 0,18 \text{ моль}
]
Теперь найдем массу цинка, которая среагировала. Молярная масса Zn составляет приблизительно 65,4 г/моль. Таким образом,
[
m(Zn) = n(Zn) \cdot M(Zn) = 0,18 \text{ моль} \cdot 65,4 \text{ г/моль} \approx 11,77 \text{ г}
]
Шаг 4: Определим массу примесей
Теперь, зная, что в образце цинка было 12,8 г, из которых 11,77 г — это чистый цинк, можем найти массу примесей:
[
m_{\text{примесей}} = m_{\text{образца}} - m(Zn) = 12,8 \text{ г} - 11,77 \text{ г} \approx 1,03 \text{ г}
]
Шаг 5: Рассчитаем массовую долю примесей
Массовая доля примесей рассчитывается следующим образом:
[
\text{массовая доля примесей} = \frac{m_{\text{примесей}}}{m_{\text{образца}}} \cdot 100%
]
Теперь подставим значения:
[
\text{массовая доля примесей} = \frac{1,03 \text{ г}}{12,8 \text{ г}} \cdot 100% \approx 8,0%
]
Ответ
Массовая доля примесей в исходном образце цинка составляет примерно 8,0%.
