Question

цинк массой 13 г растворили в 109,5 г 10%-ного раствора соляной кислоты. Какой объем водорода выделится при этом, если практический выход газа составляет 80%?

Answer 1

Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2↑

m(HCl) = 109.5*0.1 = 10.95 г

n(HCl) = 10.95/36.5 = 0.3 моль

n(Zn) = 13/65 = 0.2 моль

Согласно уравнению реакции на реакцию с 0.2 моль цинка необходимо затратить 2*0.2 = 0.4 моль HCl, а по условию HCl в наличии имеется всего 0.3 моль HCl. Следовательно, HCl находится в недостатке и, следовательно, расчет кол-ва водорода ведем по HCl.

По уравнению реакции n(H2) = n(HCl)/2 = 0.3/2 = 0.15 моль

С учетом выхода реакции в 80 % число моль водорода уменьшится и станет равным: n(H2) = 0.15*0.8 = 0.12 моль

Тогда V(H2) = 0.12*22.4 = 2.688 л = 2688 мл

Answer 2

Для решения данной задачи, первым шагом будет рассчитать количество реагирующих веществ.

1. Рассчитаем количество соляной кислоты в 10%-ном растворе: Масса раствора = 109.5 г Концентрация раствора = 10% Масса соляной кислоты = (10% * 109.5 г) = 10.95 г

2. Рассчитаем количество молей цинка (Zn): Масса цинка = 13 г Молярная масса цинка (Zn) = 65.38 г/моль Количество молей цинка = (13 г) / (65.38 г/моль) ≈ 0.1984 моль

3. Рассчитаем количество молей соляной кислоты (HCl): Масса соляной кислоты = 10.95 г Молярная масса соляной кислоты (HCl) = 36.46 г/моль Количество молей соляной кислоты = (10.95 г) / (36.46 г/моль) ≈ 0.3004 моль

4. Определим реагирующий лимитирующий реагент, то есть вещество, которое исчерпается первым. Для этого сравним количество молей цинка и соляной кислоты и выберем меньшее значение. В данном случае, количество молей цинка меньше.

5. Теперь рассчитаем количество водорода, который можно получить из 80% выхода (практический выход составляет 80%): Количество молей водорода = 0.1984 моль (количество молей цинка) * 2 моль (так как из уравнения реакции следует, что 1 моль цинка дает 2 моля водорода) * 0.8 (80% выхода) ≈ 0.318 моль

6. Наконец, рассчитаем объем выделяющегося водорода при стандартных условиях (н.у., т.е. температура 0 °C и давление 1 атмосфера): V = (количество молей водорода * 22.4 л/моль) ≈ (0.318 моль * 22.4 л/моль) ≈ 7.12 л

Таким образом, при данной реакции выделится примерно 7.12 л водорода.