Номер 3, страница 8, часть 2 - гдз по химии 10 класс учебник Оспанова, Аухадиева

•3. Рассчитайте массу цинка, который нужно растворить в соляной кислоте, чтобы получить водород, необходимый для восстановления оксида меди (II) массой 20 г до металла.

Ответ: 16,25 г.

3. Дано:

$m(CuO) = 20 \text{ г}$

Найти:

$m(Zn) - ?$

Решение:

Данная задача представляет собой цепочку химических превращений. Сначала цинк реагирует с соляной кислотой, в результате чего выделяется водород. Затем этот водород используется для восстановления оксида меди(II) до металлической меди.

1. Запишем уравнения протекающих химических реакций:

Реакция получения водорода при взаимодействии цинка с соляной кислотой:

$Zn + 2HCl \rightarrow ZnCl_2 + H_2 \uparrow$ (1)

Реакция восстановления оксида меди(II) водородом:

$Cuo + H_2 \xrightarrow{t} Cu + H_2O$ (2)

2. Вычислим молярные массы оксида меди(II) и цинка. Для этого воспользуемся периодической таблицей химических элементов Д.И. Менделеева, округляя атомные массы до целых чисел ($Ar(Cu)=64$, $Ar(O)=16$, $Ar(Zn)=65$):

$M(CuO) = Ar(Cu) + Ar(O) = 64 + 16 = 80 \text{ г/моль}$

$M(Zn) = 65 \text{ г/моль}$

3. Найдем количество вещества (число молей) оксида меди(II) массой 20 г, используя формулу $n = m/M$:

$n(CuO) = \frac{m(CuO)}{M(CuO)} = \frac{20 \text{ г}}{80 \text{ г/моль}} = 0,25 \text{ моль}$

4. Согласно уравнению реакции (2), для восстановления 1 моль $CuO$ требуется 1 моль $H_2$. Стехиометрическое соотношение $n(CuO) : n(H_2) = 1 : 1$. Следовательно, для восстановления 0,25 моль $CuO$ потребуется такое же количество вещества водорода:

$n(H_2) = n(CuO) = 0,25 \text{ моль}$

5. Теперь, зная необходимое количество водорода, мы можем определить, сколько цинка потребуется для его получения. Согласно уравнению реакции (1), из 1 моль $Zn$ образуется 1 моль $H_2$. Стехиометрическое соотношение $n(Zn) : n(H_2) = 1 : 1$. Значит, для получения 0,25 моль водорода необходимо взять 0,25 моль цинка:

$n(Zn) = n(H_2) = 0,25 \text{ моль}$

6. Наконец, зная количество вещества цинка, рассчитаем его массу по формуле $m = n \cdot M$:

$m(Zn) = n(Zn) \cdot M(Zn) = 0,25 \text{ моль} \cdot 65 \text{ г/моль} = 16,25 \text{ г}$

Ответ: 16,25 г.