Question

Сколько граммов цинка требуется для получения 100 мл водорода, измеренного при 20 оС и 780 мм рт. ст., взаимодействием цинка с серной кислотой?

Answer 1

Zn +H2SO4=> ZnSO4 + H2
Для начала необходимо рассчитать количество вещества водорода при данных учловиях, для этого воспользуемся уравнением Менделеева-Клопейрона:

n(H2)= 104кПа × 0.1л/ 8.31 × 293К = 0.00427моль

760мм рт ст - 104кПа
20С - 293К

Исходя из уравнения видно что для получения 1моль Н2 необходимо 1моль Zn, а значит для получения 0.00427моль H2 необходимо 0.00427моль Zn.

m(Zn)= 0.00427моль × 65г/моль = 0.278г

Answer 2

Для решения этой задачи нам нужно знать реакцию между цинком и серной кислотой:

Zn + H2SO4 → ZnSO4 + H2

Из уравнения реакции видно, что 1 моль цинка (Zn) взаимодействует с 1 молью серной кислоты (H2SO4) и образует 1 моль водорода (H2).

Мы знаем, что объем водорода составляет 100 мл. Однако, чтобы рассчитать количество цинка, нам нужно знать условия его измерения, так как объем газов зависит от температуры и давления.

Условия измерения водорода указаны: температура (20°C или 293.15 К) и давление (780 мм рт. ст. или приблизительно 1 атмосфера). Теперь мы можем использовать уравнение состояния идеального газа для рассчета количества вещества (молей) водорода:

PV = nRT

где: P - давление (в атмосферах) V - объем газа (в литрах) n - количество вещества (в молях) R - универсальная газовая постоянная (приблизительно 0.0821 л·атм/(моль·К)) T - температура (в Кельвинах)

Мы знаем P, V и T, и наша цель - найти n (количество молей водорода).

V = 100 мл = 0.1 л P = 1 атмосфера T = 293.15 К

n = PV / RT n = (1 атмосфера * 0.1 л) / (0.0821 л·атм/(моль·К) * 293.15 К) n ≈ 0.0034 моль

Теперь, так как моль соответствует количеству цинка, нам нужно рассчитать массу цинка (Zn). Молярная масса цинка (Zn) равна приблизительно 65.38 г/моль.

Масса цинка (m) = n * молярная масса цинка (Zn) m = 0.0034 моль * 65.38 г/моль m ≈ 0.222 г

Таким образом, для получения 100 мл водорода, измеренного при 20°C и 780 мм рт. ст., необходимо около 0.222 г цинка, взаимодействующего с серной кислотой.