Какова массовая доля цинка в исходной смеси, если при обработке ее избытком разбавленной соляной кислоты выделилось

Тема занятия: Расчет массовой доли вещества в химической смеси

Пояснение: Чтобы решить эту задачу, нужно использовать информацию о выделившихся газах при обработке исходной смеси избытком разбавленной соляной кислоты и раствора гидроксида натрия.

Дано: 1) При обработке исходной смеси разбавленной соляной кислотой выделилось 11,2 л (н. у.) газа; 2) При обработке такой же массы смеси избытком раствора гидроксида натрия выделилось 6,72 л (н. у.) газа.

Нам даны объемы (в данном случае газов), поэтому мы будем использовать закон Авогадро, который гласит, что равные объемы газов, измеренные при одинаковых условиях (температуре и давлении), содержат равное количество молекул. Если мы представим газы как идеальные, то объемы газов пропорциональны количеству молекул, а, следовательно, и количеству вещества.

Мы можем использовать это соотношение, чтобы найти массы вещества в исходной смеси, используя их соответствующие объемы.

Рассмотрим уравнения реакций:
1) Уравнение реакции между цинком (Zn) и соляной кислотой (HCl):
Zn + 2HCl -> ZnCl2 + Н2↑

2) Уравнение реакции между цинком (Zn) и гидроксидом натрия (NaOH):
Zn + 2NaOH -> Na2ZnO2 + Н2↑

После записи уравнений реакций мы можем увидеть, что в обоих случаях выделяется молекула водорода (H2).

Теперь рассчитаем количество вещества водорода (H2), используя формулу:
n (количество вещества) = V (объем газа) / Vm (молярный объем)

Плотность водорода (H2) при нормальных условиях составляет 0,089 г/л.

1) По первому случаю:
n(H2) = 11,2 л / 22,4 л/моль = 0,5 моль

2) По второму случаю:
n(H2) = 6,72 л / 22,4 л/моль = 0,3 моль

Так как соотношение между реагентами и реакционными продуктами в обоих случаях одинаковое (1:1), мы можем сделать вывод, что массовые соотношения между цинком и водородом также одинаковые.

Молярная масса цинка (Zn) составляет 65,39 г/моль.

Масса цинка в исходной смеси будет равна:
m(Zn) = n(Zn) × M(Zn) = 0,5 моль × 65,39 г/моль = 32,70 г

Массовая доля цинка в исходной смеси будет равна:
массовая доля цинка = (масса цинка / общая масса смеси) × 100%

Предположим, что общая масса смеси равна 100 г:

массовая доля цинка = (32,70 г / 100 г) × 100% = 32,70%

Таким образом, массовая доля цинка в исходной смеси составляет 32,70%.

Совет: Чтобы лучше понять закон Авогадро и концепцию объемов газов, можно провести свои собственные эксперименты с контейнерами разных размеров, чтобы увидеть, как меняется объем газа при изменении объема сосуда или при добавлении других газов. Это поможет вам усвоить интуитивно физические принципы, на которых основан этот закон.

Задача на проверку: Какова массовая доля меди (Cu) в исходной смеси, если при обработке ее избытком разбавленной серной кислоты выделилось 8,96 л (н. у.) газа, а при обработке такой же массы смеси избытком раствора нитрата серебра (AgNO3) выделилось 3,36 л (н. у.) газа? Допустим, что общая масса смеси равна 150 г.