Номер 175, страница 116 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

3.175. Вычислите массу цинка, который способен раствориться в 200 г 20%-й уксусной кислоты.

Дано:

Масса раствора уксусной кислоты $m_{р-ра(CH_3COOH)} = 200 \text{ г}$
Массовая доля уксусной кислоты $\omega(CH_3COOH) = 20\% = 0.2$

$m_{р-ра(CH_3COOH)} = 0.2 \text{ кг}$

Найти:

Массу цинка $m(Zn)$ - ?

Решение:

1. Запишем уравнение реакции взаимодействия цинка с уксусной кислотой. Цинк, как металл, стоящий в ряду активности до водорода, вступает в реакцию замещения с кислотой, образуя соль (ацетат цинка) и водород:

$Zn + 2CH_3COOH \rightarrow (CH_3COO)_2Zn + H_2\uparrow$

2. Найдем массу чистой уксусной кислоты, которая содержится в 200 г 20%-го раствора. Для этого используем формулу для массовой доли вещества в растворе:

$m(CH_3COOH) = m_{р-ра(CH_3COOH)} \cdot \omega(CH_3COOH) = 200 \text{ г} \cdot 0.2 = 40 \text{ г}$

3. Вычислим молярные массы реагентов, которые нам понадобятся для дальнейших расчетов (используя округленные значения атомных масс из периодической таблицы: C - 12, H - 1, O - 16, Zn - 65):

Молярная масса цинка: $M(Zn) = 65 \text{ г/моль}$
Молярная масса уксусной кислоты: $M(CH_3COOH) = 2 \cdot 12 + 4 \cdot 1 + 2 \cdot 16 = 24 + 4 + 32 = 60 \text{ г/моль}$

4. Рассчитаем количество вещества (в молях) уксусной кислоты, вступившей в реакцию:

$n(CH_3COOH) = \frac{m(CH_3COOH)}{M(CH_3COOH)} = \frac{40 \text{ г}}{60 \text{ г/моль}} = \frac{2}{3} \text{ моль} \approx 0.667 \text{ моль}$

5. Согласно уравнению реакции, на 1 моль цинка требуется 2 моль уксусной кислоты. Таким образом, количество вещества цинка будет в два раза меньше, чем количество вещества уксусной кислоты:

$n(Zn) = \frac{1}{2} n(CH_3COOH) = \frac{1}{2} \cdot \frac{2}{3} \text{ моль} = \frac{1}{3} \text{ моль}$

6. Наконец, зная количество вещества цинка, мы можем вычислить его массу:

$m(Zn) = n(Zn) \cdot M(Zn) = \frac{1}{3} \text{ моль} \cdot 65 \text{ г/моль} = \frac{65}{3} \text{ г} \approx 21.67 \text{ г}$

Ответ: масса цинка, который может раствориться, составляет 21,67 г.