Яка маса порошків цинку з міддю, оброблених надлишковим розчином сульфатної кислоти, виділилася газом об ємом 4.48

Velvet_8264

68

Для решения этой задачи нам понадобится использовать химическую реакцию, в которой цинк (Zn) реагирует с сульфатной кислотой (H2SO4), образуя сульфат цинка (ZnSO4) и выделяя водород (H2):

\[Zn + H2SO4 \rightarrow ZnSO4 + H2\]

Молярная масса цинка (Zn) равна 65.38 г/моль, а массовая доля водорода 1 г/моль.

Чтобы найти массу цинка и меди, обработанных раствором сульфатной кислоты, нам необходимо знать соотношение между объемом выделившегося газа и массой металлов.

Согласно закону Лавуазье и Гей-Люссака (закон сохранения массы в закрытой системе), масса цинка и меди, обработанных раствором сульфатной кислоты, должна быть равна массе выделившегося газа.

Масса цинка и меди = масса выделившегося газа

Чтобы рассчитать массу выделившегося газа, мы можем использовать идеальный газовый закон, который гласит:

\[PV = nRT\]

где:
P - давление газа (в паскалях),
V - объем газа (в м^3),
n - количество вещества (в молях),
R - универсальная газовая постоянная (8.314 Дж/(моль·К)),
T - температура (в Кельвинах).

Мы знаем, что объем выделившегося газа составляет 4.48 л, и предположим, что при комнатной температуре и нормальном атмосферном давлении (NTP) давление равно 1 атмосфере (101325 Па).

\[P = 1 \times 101325 = 101325 \, Па\]
\[V = 4.48 \div 1000 = 0.00448 \, м^3\]
\[n = ? \, моль\]
\[R = 8.314 \, Дж/(моль·К)\]
\[T = 273 \, K\]

Используем формулу идеального газового закона, чтобы найти количество вещества:

\[n = \frac{{PV}}{{RT}} = \frac{{101325 \times 0.00448}}{{8.314 \times 273}} \approx 0.192 \, моль\]

Таким образом, количество вещества составляет приблизительно 0.192 моль.

Теперь нам нужно рассчитать массу цинка и меди, используя коэффициенты реакции из уравнения реакции. Согласно уравнению реакции, на 1 моль цинка (Zn) образуется 1 моль сульфата цинка (ZnSO4).

Молярная масса сульфата цинка (ZnSO4) равна 161.44 г/моль.

Таким образом, масса цинка в смеси составляет:

\[m_{Zn} = n \times M_{Zn} = 0.192 \times 65.38 \approx 12.56 \, г\]

Масса меди равна:

\[m_{Cu} = m_{total} - m_{Zn}\]

В данной задаче нет информации о общей массе смеси, поэтому мы не можем точно рассчитать массу меди. Однако, если предположить, что общая масса смеси равна 100 г, то массовые проценты цинка и меди будут:

\[массовой \, процент \, Zn = \frac{{m_{Zn}}}{{m_{total}}} \times 100\]
\[массовой \, процент \, Cu = \frac{{m_{Cu}}}{{m_{total}}} \times 100\]

Например, если общая масса смеси равна 100 г, то:

\[массовой \, процент \, Zn = \frac{{12.56}}{{100}} \times 100 = 12.56\%\]
\[массовой \, процент \, Cu = \frac{{100 - 12.56}}{{100}} \times 100 = 87.44\%\]

Таким образом, если общая масса смеси равна 100 г, то в данной смеси содержится примерно 12.56% цинка и 87.44% меди.

Обратите внимание, что если общая масса смеси не равна 100 г, вам потребуется знать ее точное значение, чтобы рассчитать массовые проценты цинка и меди в данной смеси.