Question

18 баллов, 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

Так как условия у нас не стандартные, найдём количества вещества водорода через уравнение Менделеева-Клапейрона.

PV=nRT

Разделим обе части уравнения на RT, получим:

n= PV/RT

Подставим значения(перевели мм.рт.ст. в кПа(104кПа), цельсии в кельвины (293К), мл в л(0,1л)):

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

По уравнению у нас 1 моль водорода относится к одному молю цинка(смотрим на коэффициенты перед веществами), значит, n(Zn) тоже равно 0.00427моль  

Найдём массу цинка:

m(Zn)=n*Mr= 65г/моль*0,00427=0,278г

Ответ:0,278г

Answer 2

Для решения данной задачи необходимо знать реакцию взаимодействия цинка с серной кислотой. Реакция выглядит следующим образом:

Zn + H2SO4 -> ZnSO4 + H2

Из уравнения реакции видно, что мольный коэффициент цинка равен 1, то есть для каждой молекулы серной кислоты требуется 1 молекула цинка.

Для расчета массы цинка необходимо знать его молярную массу, которая составляет примерно 65.38 г/моль.

Также требуется знать условия измерения объема водорода - температуру и давление. По условию задачи, объем водорода измерен при 20 °C и 780 мм рт.ст.

Давление измеряется в миллиметрах ртутного столба (мм рт. ст.). Для пересчета его в Паскали (Па), нужно воспользоваться следующей формулой:

P(Pa) = P(мм рт.ст.) * 133.3224

Таким образом, давление в данной задаче составляет:

P(Па) = 780 * 133.3224 = 103985.972 Па

Теперь, для рассчета объема водорода (V), подходящей формулой является уравнение состояния идеального газа:

PV = nRT

где P - давление, V - объем, n - количество вещества (моль), R - универсальная газовая постоянная (8.314 J/(mol*K)), T - температура (в Кельвинах).

Для приведения температуры из градусов Цельсия к Кельвинам используется формула:

T(K) = T(°C) + 273.15

Таким образом, температура в данной задаче составляет:

T(K) = 20 + 273.15 = 293.15 К

Подставляя все известные значения в уравнение, получаем:

103985.972 * V = 1 * 8.314 * 293.15

V = (1 * 8.314 * 293.15) / 103985.972

V ≈ 0.0233 м^3 = 23.3 л

Таким образом, объем полученного водорода составляет 23.3 л.

Теперь можно рассчитать количество вещества водорода (n) по формуле:

n = V / Vm

где V - объем водорода, Vm - молярный объем и равен 22.4 л/моль.

Подставляя известные значения, получаем:

n = 23.3 / 22.4 ≈ 1.04 моль

Так как по уравнению реакции видно, что для образования 1 молекулы H2 требуется 1 молекула Zn, то количество молей Zn равно 1.04 моль.

Теперь можно рассчитать массу цинка (m) по формуле:

m = n * M

где n - количество молей, M - молярная масса (65.38 г/моль).

Подставляя известные значения, получаем:

m = 1.04 * 65.38 ≈ 67.96 г

Таким образом, для получения 100 мл водорода требуется примерно 67.96 г цинка.