Какой объем водорода образуется при реакции цинка с раствором соляной кислоты? Масса раствора составляет 50

Lunnyy_Homyak

43

Для решения данной задачи, нам необходимо использовать уравнение реакции, молярные массы веществ и знать закон сохранения массы.

Итак, начинаем с записи уравнения реакции между цинком (Zn) и соляной кислотой (HCl):

\( Zn + 2HCl \rightarrow ZnCl_2 + H_2 \)

Из этого уравнения видно, что 1 моль цинка реагирует с 2 молями соляной кислоты и образует 1 моль водорода.

Теперь, чтобы определить количество цинка и соляной кислоты, используем массовую долю соляной кислоты.

Массовая доля соляной кислоты равна массе соляной кислоты, деленной на массу раствора, умноженную на 100%. То есть:

\( \text{{Массовая доля соляной кислоты}} = \frac{{\text{{Масса соляной кислоты}}}}{{\text{{Масса раствора}}}} \times 100% \)

В нашем случае, массовая доля соляной кислоты равна 10%, что означает, что масса соляной кислоты составляет 10% от массы раствора.

\( \text{{Масса соляной кислоты}} = 10\% \times \text{{Масса раствора}} \)

Теперь, зная массу соляной кислоты, мы можем рассчитать количество молей и массу цинка:

Молярная масса соляной кислоты (HCl) равна 36.5 г/моль.
Молярная масса цинка (Zn) равна 65.4 г/моль.

Определим количество молей соляной кислоты:

\( \text{{Моли соляной кислоты}} = \frac{{\text{{Масса соляной кислоты}}}}{{\text{{Молярная масса соляной кислоты}}}} \)

Затем, используя уравнение реакции, мы можем сопоставить количество молей цинка и соляной кислоты и определить количество молей цинка:

\( \text{{Моли цинка}} = \frac{1}{2} \times \text{{Моли соляной кислоты}} \)

Наконец, используя найденное количество молей цинка, можно рассчитать объём водорода, который образуется:

Объём водорода (H2) равен числу молей цинка, умноженному на молярный объём газа в нормальных условиях (22.4 л/моль).

Подставим в формулы все известные данные и рассчитаем искомый объём водорода:

\[ \text{{Масса раствора}} = 50 \, \text{{г}} \]
\[ \text{{Массовая доля соляной кислоты}} = 10\% \]
\[ \text{{Масса соляной кислоты}} = 10\% \times 50 \, \text{{г}} \]
\[ \text{{Моли соляной кислоты}} = \frac{{\text{{Масса соляной кислоты}}}}{{\text{{Молярная масса соляной кислоты}}}} \]
\[ \text{{Моли цинка}} = \frac{1}{2} \times \text{{Моли соляной кислоты}} \]
\[ \text{{Объём водорода}} = \text{{Моли цинка}} \times 22.4 \, \text{{л/моль}} \]

Подставим все значения:

\[ \text{{Массовая доля соляной кислоты}} = 0.10 \]
\[ \text{{Масса соляной кислоты}} = 0.10 \times 50 = 5 \, \text{{г}} \]
\[ \text{{Моли соляной кислоты}} = \frac{5}{{36.5}} \approx 0.137 \, \text{{моль}} \]
\[ \text{{Моли цинка}} = \frac{1}{2} \times 0.137 = 0.0685 \, \text{{моль}} \]
\[ \text{{Объём водорода}} = 0.0685 \times 22.4 \approx 1.54 \, \text{{л}} \]

Таким образом, при реакции цинка с раствором соляной кислоты образуется примерно 1.54 л водорода.