Номер 4, страница 140 - гдз по химии 11 класс учебник Рудзитис, Фельдман

Подумайте, ответьте, выполните.... Параграф 30. Цинк. Глава VI. Металлы - номер 4, страница 140.

Условие.

4. При «растворении» в соляной кислоте $12,9 \text{ г}$ сплава, состоящего из меди и цинка, получили $2,24 \text{ л}$ водорода (н. у.). Вычислите массовые доли цинка и меди в этом сплаве.

Решение.

Решение 2.

Дано:

$m_{сплава} = 12,9 \text{ г}$

$V(H_2) = 2,24 \text{ л}$ (н. у.)

Перевод в СИ:

$m_{сплава} = 0,0129 \text{ кг}$

$V(H_2) = 2,24 \cdot 10^{-3} \text{ м}^3$

Найти:

$\omega(Zn) - ?$

$\omega(Cu) - ?$

Решение:

Сплав состоит из меди (Cu) и цинка (Zn). При взаимодействии с соляной кислотой (HCl) в реакцию вступает только цинк, так как медь в электрохимическом ряду напряжений металлов стоит после водорода и не способна вытеснять его из растворов кислот.

Уравнение реакции цинка с соляной кислотой:

$Zn + 2HCl \rightarrow ZnCl_2 + H_2 \uparrow$

Медь с соляной кислотой не реагирует:

$Cu + HCl \rightarrow \text{реакция не идет}$

Следовательно, весь выделившийся водород является продуктом реакции с участием цинка. Найдем количество вещества водорода, зная его объем при нормальных условиях (н. у.). Молярный объем газа при н. у. составляет $V_m = 22,4$ л/моль.

$n(H_2) = \frac{V(H_2)}{V_m} = \frac{2,24 \text{ л}}{22,4 \text{ л/моль}} = 0,1 \text{ моль}$

Согласно уравнению реакции, стехиометрическое соотношение количеств вещества цинка и водорода равно 1:1.

$n(Zn) = n(H_2) = 0,1 \text{ моль}$

Теперь вычислим массу цинка, который прореагировал. Молярная масса цинка $M(Zn)$ составляет примерно 65 г/моль.

$m(Zn) = n(Zn) \cdot M(Zn) = 0,1 \text{ моль} \cdot 65 \text{ г/моль} = 6,5 \text{ г}$

Зная общую массу сплава и массу цинка в нем, можем найти массу меди:

$m(Cu) = m_{сплава} - m(Zn) = 12,9 \text{ г} - 6,5 \text{ г} = 6,4 \text{ г}$

Теперь вычислим массовые доли цинка и меди в сплаве. Массовая доля компонента в смеси рассчитывается по формуле:

$\omega(\text{компонента}) = \frac{m(\text{компонента})}{m(\text{смеси})} \cdot 100\%$

Массовая доля цинка:

$\omega(Zn) = \frac{m(Zn)}{m_{сплава}} \cdot 100\% = \frac{6,5 \text{ г}}{12,9 \text{ г}} \cdot 100\% \approx 50,4\%$

Массовая доля меди:

$\omega(Cu) = \frac{m(Cu)}{m_{сплава}} \cdot 100\% = \frac{6,4 \text{ г}}{12,9 \text{ г}} \cdot 100\% \approx 49,6\%$

Проверка: $50,4\% + 49,6\% = 100\%$.

Ответ: массовая доля цинка в сплаве составляет 50,4%, массовая доля меди – 49,6%.