Сколько литров водорода выделится при обработке цинка 7% раствором соляной кислоты объёмом 200 мл ( плотность равна 1,1 г/мл ) если объёмная доля выхода водорода составляет 70% от…

Чтобы решить эту задачу, необходимо провести несколько шагов, начиная с нахождения массы соляной кислоты в растворе, затем определить количество цинка, участвующего в реакции, и в конце рассчитать объем выделившегося водорода.

Шаг 1: Найти массу раствора соляной кислоты

Дано:

• Объем раствора = 200 мл
• Плотность раствора = 1,1 г/мл

Масса раствора можно найти по формуле: \[ \text{Масса раствора} = \text{Объем} \times \text{Плотность} \] Подставляем значения: \[ \text{Масса раствора} = 200 \, \text{мл} \times 1,1 \, \text{г/мл} = 220 \, \text{г} \]

Шаг 2: Определить массу соляной кислоты в растворе

Концентрация раствора известна: 7%. Это означает, что 7% от общей массы раствора — это масса соляной кислоты: \[ \text{Масса HCl} = \frac{7}{100} \times 220 \, \text{г} = 15,4 \, \text{г} \]

Шаг 3: Найти количество вещества соляной кислоты

Чтобы найти количество вещества HCl, используем формулу: \[ n = \frac{m}{M} \] где:

• \( n \) — количество вещества,
• \( m \) — масса вещества,
• \( M \) — молярная масса.

Молярная масса HCl (водорода и хлора) около 36,5 г/моль. Подставим известные значения: \[ n_{HCl} = \frac{15,4 \, \text{г}}{36,5 \, \text{г/моль}} \approx 0,422 \, \text{моль} \]

Шаг 4: Определить количество цинка

Реакция между цинком (Zn) и соляной кислотой (HCl) описывается уравнением: \[ \text{Zn} + 2\text{HCl} \rightarrow \text{ZnCl}_2 + \text{H}_2 \] Из уравнения видно, что 1 моль Zn реагирует с 2 моль HCl. Найдем количество цинка, которое может быть получено: \[ n_{Zn} = \frac{n_{HCl}}{2} = \frac{0,422}{2} \approx 0,211 \, \text{моль} \]

Шаг 5: Найти объем выделившегося водорода

Согласно уравнению реакции, 1 моль Zn дает 1 моль H₂. Следовательно: \[ n_{H_2} = n_{Zn} = 0,211 \, \text{моль} \]

Объем газа при нормальном состоянии (н.у.) можно найти по формуле: \[ V = n \times V_m \] где \( V_m \approx 22,4 \, \text{л/моль} \) — молярный объем газа при н.у. Подставим значения: \[ V_{H_2} = 0,211 \, \text{моль} \times 22,4 \, \text{л/моль} \approx 4,73 \, \text{л} \]

Шаг 6: Учитывание выходов водорода

Учитывая, что только 70% от теоретического выхода водорода выделится, рассчитываем фактический объем: \[ V_{H_2, \text{фактич.}} = 4,73 \, \text{л} \times 0,7 \approx 3,31 \, \text{л} \]

Ответ

Итак, объем выделившегося водорода составляет приблизительно 3,31 литра.