Question

К 400 г цинка прибавили 2л 20%-го раствора хлороводородной кисло-ты ( = 1,1 г/см3). Вычислите массу непрореагировавшего цинка и объем выделившегося водорода (Т = 37С; Р = 103,31 кПа).

Answer 1

Ответ: V(H2)≈150 л, mнп(Zn) = 6,75 г    

Объяснение:

Дано:

m(Zn)- 400г

V(HCl) - 2л   2000г

ω (HCl) -20%; Р = 103,31 кПа

T= 37°С  =310 К  

ρ=1,1 г/см3

V(H2)-?       mнп(Zn)-?

Составим уравнение реакции:

Zn+ 2HCl= ZnCl + H2↑

Найдем массу р-ра (HCl)

mр-ра(HCl)=ρ(HCl)*V(HCL)= 1,1 * 2000= 2200г            

m(HCl)=ω (HCl) * mр-ра(HCl)= 0,2*2000=440 г  (20%/100%=0,2)

Найдем количество (HCl)

n(HCl)=m(HCl)/M(HCl) = 440/36,5≈12,1 моль;  где M(HCl) =36,5 г/моль

По уравнению реакции получим:

n(H2)/n(HCl)= 1/2       n(H2)= n(HCl)/2=12,1/2≈6,05 моль  

По уравнению Клапейрона- Менделеева:

V(H2)= n(H2)*R *T/ P= (6,05* 8,31* 310)/103,31 ≈150 л   где R=8,31 ДжК^-1*моль^-1 универсальная газовая постоянная

По уравнению реакции:

n(Zn)/n(HCl) = 1/2       n(Zn)= n(HCl)/2=12,1/2=6,05 моль

Найдем массу прореагировавшего цинка  

m(Zn)= n(Zn)*M(Zn)= 6,05*65=393,25 г                                      

где M(Zn)=65г/моль

Масса не прореагировавшего цинка:

mнп(Zn) = 400 -393,25 = 6,75 г                        

     

Answer 2

Для решения данной задачи необходимо выполнить ряд последовательных шагов.

1. Вычислим массу хлороводородной кислоты в растворе: Масса хлороводородной кислоты = объем раствора х концентрация раствора объем раствора = 2 л = 2000 см³ концентрация раствора = 20% = 20 г/100 мл = 200 г/1000 см³ = 0,2 г/см³

Масса хлороводородной кислоты = 0,2 г/см³ х 2000 см³ = 400 г

2. Запишем уравнение реакции между цинком (Zn) и хлороводородной кислотой (HCl): Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂

3. Рассчитаем молярную массу цинка (Zn) и хлороводородной кислоты (HCl): M(Zn) = 65,38 г/моль M(HCl) = 1,0079 г/моль + 35,453 г/моль = 36,4609 г/моль

4. Рассчитаем количество вещества цинка и хлороводородной кислоты, используя массу и их молярную массу: n(Zn) = Масса цинка / M(Zn) n(HCl) = Масса хлороводородной кислоты / M(HCl)

n(Zn) = 400 г / 65,38 г/моль ≈ 6,115 моль n(HCl) = 400 г / 36,4609 г/моль ≈ 10,975 моль

5. Уравняем уравнение реакции, учитывая, что каждый молекула цинка реагирует с двумя молекулами хлороводородной кислоты: Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂

Таким образом, количество вещества хлороводородной кислоты оказывается в два раза больше, чем количество вещества цинка. Отсюда следует, что в данной реакции вся масса цинка полностью реагирует, а хлороводородная кислота будет избыточной.

6. Рассчитаем массу непрореагировавшего цинка и объем выделившегося водорода. Масса непрореагировавшего цинка = 0 г (поскольку вся масса цинка полностью реагирует) Объем выделившегося водорода можно определить по уравнению идеального газа: V(H₂) = n(H₂) x R x T / P

где V(H₂) — объем водорода, n(H₂) — количество вещества водорода, R — универсальная газовая постоянная (0,0821 л·атм/(моль·K)), T — температура в Кельвинах, P — давление в атмосферах.

n(H₂) = n(HCl) = 10,975 моль R = 0,0821 л·атм/(моль·K) T = 37 + 273,15 = 310,15 К P = 103,31 кПа ÷ 101,325 = 1,0188 атм

V(H₂) = 10,975 моль x 0,0821 л·атм/(моль·K) x 310,15 К / 1,0188 атм ≈ 269,05 л

Таким образом, масса непрореагировавшего цинка составляет 0 г, а объем выделившегося водорода составляет примерно 269,05 л при условиях Т = 37°C и Р = 103,31 кПа.