Придумайте и решите задачу, в условиях которой была бы дана масса раствора вещества с определённой массовой долей растворённого вещества, а требовалось найти количество вещества одного из веществ и объем другого. При составлении задачи используйте уравнение реакции:
Zn+H²So⁴=ZnSo⁴+H²
Задача (пример, соответствующий условиям)
У вас есть 250 г раствора серной кислоты в воде. Массовая доля растворённой серной кислоты в растворе равна w(H2SO4) = 0,40. Реагирует с куском цинка Zn массой 3,00 г по уравнению:
Zn + H2SO4 → ZnSO4 + H2
Найдите:
a) количество вещества Zn, прореагировавшее полностью,
b) объём выделившегося водорода H2 при нормальных условиях (STP).
Пояснение к задаче
- Масса H2SO4 в растворе: m(H2SO4) = w · m раствора.
- Количество вещества H2SO4: n(H2SO4) = m(H2SO4) / M(H2SO4).
- Количество вещества Zn: n(Zn) = m(Zn) / M(Zn).
- Уравнение Zn + H2SO4 → ZnSO4 + H2 имеет коэффициенты 1:1:1:1, значит по стехиометрии выделяется столько H2, сколько прореагировало Zn и H2SO4.
- Объем H2 при стандартных условиях STP (0 °C, 1 атм): V(H2) = n(H2) · 22,4 л/моль.
Расчёт
1) m(H2SO4) = w · m раствора = 0,40 × 250 г = 100 г
2) n(H2SO4) = m(H2SO4) / M(H2SO4) = 100 г / 98,08 г/моль ≈ 1,02 моль
3) n(Zn) = m(Zn) / M(Zn) = 3,00 г / 65,38 г/моль ≈ 0,0459 моль
4) По стехиометрии 1:1, и Zn имеет меньше моль, значит Zn — лимитирующий реагент.
5) n(H2) = n(Zn) ≈ 0,0459 моль
6) V(H2) при STP = n(H2) · 22,4 л/моль ≈ 0,0459 × 22,4 ≈ 1,03 л
Ответ
- Количество вещества Zn, прореагировавшее: n(Zn) ≈ 0,0459 моль.
- Объём выделившегося водорода при STP: V(H2) ≈ 1,03 литра.
Дополнительно
- Масса ZnSO4, образовавшегося в процесе: m(ZnSO4) = n(Zn) × M(ZnSO4) ≈ 0,0459 × 161,47 ≈ 7,41 г (опционально).
