Какой объем водорода (в STP) можно получить при использовании 9.1 г цинка и 16% по массе раствора хлороводородной

Содержание вопроса: Реакция цинка с хлороводородной кислотой

Описание:

Для решения данной задачи, нам необходимо учесть, что цинк (Zn) реагирует с хлороводородной кислотой (HCl) и образует водород (H2) и хлорид цинка (ZnCl2).

Сначала найдем количество вещества цинка (Zn). Для этого воспользуемся уравнением реакции:

Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2

Молярная масса цинка (Zn) составляет 65.38 г/моль. Тогда количество вещества цинка равно:

Масса цинка (г) / Молярная масса цинка (г/моль) = 9.1 г / 65.38 г/моль = 0.139 моль

Затем найдем количество вещества HCl из массовой доли:

Масса HCl = Масса раствора хлороводородной кислоты * Массовая доля HCl / 100

Массовая доля HCl = 16%, поэтому:

Масса HCl = 85 см^3 * 1.08 г/см^3 * 16 / 100 = 14.688 г

Молярная масса HCl составляет 36.46 г/моль. Тогда количество вещества HCl равно:

Масса HCl (г) / Молярная масса HCl (г/моль) = 14.688 г / 36.46 г/моль = 0.402 моль

Согласно сбалансированному уравнению реакции, каждый моль цинка оказывается взаимодействующим с двумя молями HCl, образуя один моль водорода.

Таким образом, количество вещества водорода, образованного при реакции, равно половине количества вещества HCl:

Количество вещества H2 = 0.5 * количество вещества HCl = 0.5 * 0.402 моль = 0.201 моль

Чтобы перевести это количество вещества в объем водорода при стандартных условиях (STP - Standard Temperature and Pressure), воспользуемся идеальным газовым законом:

V = nRT/P

где V - объем газа (водорода), n - количество вещества водорода, R - универсальная газовая постоянная, T - температура (обычно 0 °C или 273 К), P - давление (обычно 1 атм).

Так как нам дано только количество вещества H2, то мы можем опустить давление и температуру. Тогда объем водорода равен:

V = n * R

V = 0.201 моль * 22.4 л/моль (универсальная газовая постоянная R приближенно равна 22.4 л/моль)

V = 4.4944 л (округляем до 4.49 л)

Таким образом, объем водорода, полученного при данной реакции в стандартных условиях (STP), составляет около 4.49 л.

Совет:
Для лучшего понимания решения данной задачи, рекомендуется повторить основные понятия по массовым долям, молярным массам и молярным количествам веществ в химии. Также важно следить за единицами измерения и преобразованием их при решении задач.

Закрепляющее упражнение:
Какой объем водорода (в STP) можно получить при использовании 5 г алюминия и избытка соляной кислоты? (Молярная масса алюминия - 26.98 г/моль)