Какое количество водорода (н.у.) будет выделяться при взаимодействии 54,75 г цинка с раствором соляной кислоты

Solnechnyy_Pirog

27

Чтобы решить данную задачу, нам понадобится использовать химические уравнения реакции и молярные массы веществ.

Первым делом, определим химическое уравнение реакции. Реакция между цинком (Zn) и соляной кислотой (HCl) приводит к образованию водорода (H2) и хлорида цинка (ZnCl2). Уравнение реакции выглядит следующим образом:

\[Zn + 2HCl \rightarrow ZnCl2 + H2\]

Из уравнения видно, что на каждый моль цинка, выделяется 1 моль водорода.

Теперь необходимо определить количество молей цинка в данном случае. Для этого воспользуемся формулой:

\[\text{количество молей} = \frac{\text{масса вещества}}{\text{молярная масса вещества}}\]

Молярная масса цинка (Zn) составляет около 65,38 г/моль. Таким образом, количество молей цинка можно найти по формуле:

\[\text{количество молей цинка} = \frac{54,75 \, \text{г}}{65,38 \, \text{г/моль}}\]

Вычислив это выражение, найдем количество молей цинка. Подставим это значение в уравнение реакции и увидим, что на каждый моль цинка выделяется 1 моль водорода. Следовательно, количество молей водорода будет равно количеству молей цинка.

Теперь, чтобы определить массовую долю соляной кислоты в растворе, воспользуемся формулой:

\[\text{массовая доля} = \frac{\text{масса соляной кислоты}}{\text{масса всего раствора}} \times 100\%\]

Массу соляной кислоты можно вычислить, зная массу цинка и используя уравнение реакции. Массовая доля кислоты в растворе будет равна отношению массы соляной кислоты к общей массе раствора, умноженному на 100%.

Применим все вышеперечисленные шаги для данной задачи:

1. Найдем количество молей цинка:
\[\text{количество молей цинка} = \frac{54,75 \, \text{г}}{65,38 \, \text{г/моль}}\]

Подставив значения, получим:
\[\text{количество молей цинка} \approx 0,837 \, \text{моль}\]

2. Так как на каждый моль цинка выделяется 1 моль водорода, количество молей водорода равно:
\[\text{количество молей водорода} \approx 0,837 \, \text{моль}\]

3. Теперь определим массу соляной кислоты, используя уравнение реакции. Из уравнения видно, что мольное соотношение цинка и соляной кислоты составляет 1:2, следовательно, количество молей соляной кислоты будет равно двойному количеству молей цинка:
\[\text{количество молей соляной кислоты} \approx 2 \times 0,837 \, \text{моль} \approx 1,674 \, \text{моль}\]

4. Найдем массу соляной кислоты, зная ее количество молей и молярную массу. Молярная масса соляной кислоты (HCl) составляет примерно 36,46 г/моль. Поэтому массу соляной кислоты можно вычислить по формуле:
\[\text{масса соляной кислоты} = 1,674 \, \text{моль} \times 36,46 \, \text{г/моль}\]

Вычислив это выражение, найдем массу соляной кислоты.

5. Определим общую массу раствора. Общая масса раствора в данной задаче равна сумме массы цинка и массы соляной кислоты:
\[\text{общая масса раствора} = 54,75 \, \text{г} + \text{масса соляной кислоты}\]

6. Наконец, вычислим массовую долю соляной кислоты:
\[\text{массовая доля кислоты} = \frac{\text{масса соляной кислоты}}{\text{общая масса раствора}} \times 100\%\]

После всех вычислений, получим окончательный ответ, понятный школьнику.