Смесь цинковых и медных опилок обработали избытком разбавленной соляной
кислоты, при этом выделилось 4,48 л (н.у.) водорода. Вычислите объём 20%-ного раствора
серной кислоты (плотностью 1,15 г/мл), необходимого для растворения всего цинка,
содержащегося в исходной смеси.
написать решение + дано
- Выделение 4,48 л водорода
- Содержание цинка в исходной смеси
- Концентрация серной кислоты (20%)
- Плотность серной кислоты (1,15 г/мл)
Решение:
1. Найдем массу цинка в исходной смеси:
- Можно использовать уравнение реакции растворения цинка в соляной кислоте: Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2
- Из уравнения видно, что 1 моль цинка реагирует с 2 молями соляной кислоты, образуя 1 моль водорода.
- Таким образом, разделительный мольный объем водорода равен молу цинка.
- В данном случае, разделительный объем водорода равен 4,48 л.
- Объем водорода (в литрах) можно преобразовать в мольную долю цинка:
4,48 л H2 * (1 моль H2 / 22,4 л H2) = 0,2 моль H2
- Так как моль цинка эквивалентна разделительному мольному объему водорода, получаем, что содержание цинка в исходной смеси составляет 0,2 моль.
2. Найдем массу цинка в исходной смеси, используя его молярную массу:
- Молярная масса цинка (Zn) равна 65,38 г/моль.
- Масса цинка равна молярной массе умноженной на количество молей:
Масса цинка = 65,38 г/моль * 0,2 моль = 13,076 г
3. Найдем массу серной кислоты, необходимую для растворения всех 13,076 г цинка:
- Так как мы хотим найти объем 20%-ного раствора серной кислоты, используя ее плотность, мы можем сначала найти ее массу.
- Для этого умножим объем 20%-ного раствора на его плотность:
Масса серной кислоты = 20% * x мл * 1,15 г/мл, где x - искомый объем в миллилитрах.
Так как общая масса равна 13,076 г, мы можем записать:
0,20 * x * 1,15 г/мл = 13,076 г
Поделив обе части уравнения на 0,20 и 1,15, получим:
x = 13,076 г / (0,20 * 1,15 г/мл) ≈ 57,0 мл
Ответ:
Для растворения всего цинка, содержащегося в исходной смеси, необходим объем 20%-ного раствора серной кислоты, равный приблизительно 57,0 мл.