Какова массовая доля цинка в изначальной смеси, если при обработке избытком разбавленной соляной кислоты выделяется
Какова массовая доля цинка в изначальной смеси, если при обработке избытком разбавленной соляной кислоты выделяется 11,2 л (н. у.) газа, а при обработке избытком раствора гидроксида натрия выделяется 6,72 л (н. у.) газа? В ответе приведите уравнения реакций, указанные в условии, и выполните все необходимые вычисления, указав единицы измерения искомых физических величин.
Светлячок 39
Данная задача связана с растворением цинка в соляной кислоте и гидроксиде натрия. Для начала, давайте определим уравнения реакций.1. Реакция с разбавленной соляной кислотой:
Zn + 2HCl -> ZnCl2 + H2↑
2. Реакция с раствором гидроксида натрия:
Zn + 2NaOH + 2H2O -> Na2Zn(OH)4 + H2↑
Теперь, обратимся к данным задачи. Известно, что при обработке соляной кислотой выделилось 11,2 л (н. у.) газа, а при обработке гидроксидом натрия - 6,72 л (н. у.) газа.
Для решения этой задачи воспользуемся законом Гей-Люссака, который гласит, что объемы газов, участвующих в химической реакции, относятся к коэффициентам в сбалансированном уравнении реакции. То есть, соотношение объемов газов можно рассматривать как соотношение численных значений коэффициентов перед газами в уравнении реакции.
Перейдем непосредственно к решению:
1. Рассмотрим реакцию с разбавленной соляной кислотой:
Zn + 2HCl -> ZnCl2 + H2↑
Из уравнения видно, что для каждой молекулы цинка необходимо 2 молекулы соляной кислоты, чтобы образовать 1 молекулу газа, то есть 2 л (н. у.) газа, так как 1 мол равен 22,4 л (н. у.) газа. Поэтому, 11,2 л (н. у.) газа соответствуют 5 молекулам цинка.
2. Рассмотрим реакцию с раствором гидроксида натрия:
Zn + 2NaOH + 2H2O -> Na2Zn(OH)4 + H2↑
Из уравнения видно, что для каждой молекулы цинка необходимо 2 молекулы гидроксида натрия, чтобы образовать 1 молекулу газа, то есть 2 л (н. у.) газа. Поэтому, 6,72 л (н. у.) газа соответствуют 3,36 молекулам цинка.
Теперь, найдем массовую долю цинка в изначальной смеси. Для этого нам необходимо знать молярную массу цинка (Zn).
Молярная масса цинка (Zn) равна 65,38 г/моль.
Следовательно,
Масса цинка, соответствующая 5 молекулам, равна (5 моль * 65,38 г/моль) = 326,9 г.
Масса цинка, соответствующая 3,36 молекулам, равна (3,36 моль * 65,38 г/моль) = 219,81 г.
Общая масса цинка в изначальной смеси равна (326,9 г + 219,81 г) = 546,71 г.
Таким образом, массовая доля цинка в изначальной смеси составляет:
\[
\frac{{\text{{Масса цинка}}}}{{\text{{Общая масса смеси}}}} = \frac{{546,71 \, \text{г}}}{{546,71 \, \text{г}}} = 1
\]
Таким образом, массовая доля цинка в изначальной смеси составляет 100%.