Каков объем газа (н.у), образующегося при реакции 900 г серной кислоты с цинком в 15% растворе?

Zvezdnyy_Snayper

17

Для решения данной задачи, мы должны сначала составить химическое уравнение для реакции серной кислоты (H₂SO₄) с цинком (Zn). Уравнение будет выглядеть следующим образом:

\[H₂SO₄ + Zn \rightarrow ZnSO₄ + H₂\]

Теперь мы можем определить мольные соотношения между реагентами и продуктами. В данной реакции видно, что каждая молекула серной кислоты реагирует с одной молекулой цинка и образует одну молекулу сульфата цинка и одну молекулу водорода.

Далее, нам необходимо вычислить мольные массы серной кислоты (H₂SO₄), цинка (Zn) и сульфата цинка (ZnSO₄). Мольная масса (масса одного моля вещества) определяется путем сложения атомных масс каждого элемента в соответствующем составе.

Мольная масса серной кислоты H₂SO₄ равна:
\[2 \cdot 1.008\, \frac{г}{моль} + 32.07\, \frac{г}{моль} + 4 \cdot 16.00\, \frac{г}{моль} = 98.09\, \frac{г}{моль}\]

Мольная масса цинка Zn равна:
\[65.38\, \frac{г}{моль}\]

Мольная масса сульфата цинка ZnSO₄ равна:
\[65.38\, \frac{г}{моль} + 32.07\, \frac{г}{моль} + 4 \cdot 16.00\, \frac{г}{моль} = 161.39\, \frac{г}{моль}\]

Теперь мы можем перейти к расчету количества вещества в реакции. Начнем с серной кислоты (H₂SO₄). У нас дана масса серной кислоты - 900 г. Чтобы найти количество вещества, нужно разделить массу на мольную массу:

\[n(H₂SO₄) = \frac{m}{M} = \frac{900\, \frac{г}{моль}}{98.09\, \frac{г}{моль}} = 9.18\, моль\]

Таким образом, у нас есть 9.18 моль серной кислоты.
Поскольку в уравнении балансированное соотношение между серной кислотой и сульфатом цинка равно 1:1, это означает, что у нас также будет 9.18 моль сульфата цинка.

Теперь мы можем рассчитать объем газа (н.у), образующегося при реакции. Для этого мы воспользуемся идеальным газовым законом, который гласит:

\[V = n \cdot V_0\]

Где V - объем газа при стандартных условиях (н.у), n - количество вещества, V₀ - молярный объем газа при нормальных условиях, равный 22.4 л/mol.

\[V_{газа (н.у)} = n_{ZnSO₄} \cdot V_0 = 9.18\, моль \cdot 22.4\, л/моль = 205.63\, л\]

Таким образом, объем газа (н.у), образующегося при реакции 900 г серной кислоты с цинком в 15% растворе, составляет 205.63 литра.