Номер 5, страница 171 - гдз по химии 8 класс учебник Габриелян

Условие задачи:

К избытку цинка добавили 245 г раствора серной кислоты с массовой долей $H_2SO_4$ 20%. Рассчитайте количество вещества образовавшегося сульфата цинка ($ZnSO_4$) и объём выделившегося водорода ($H_2$) при нормальных условиях (н.у.).

Дано:

$m_{раствора(H_2SO_4)} = 245 \text{ г} = 0.245 \text{ кг}$

$\omega(H_2SO_4) = 20\% = 0.2$

Найти:

$n(ZnSO_4) - ?$

$V(H_2) - ?$

Решение:

1. Запишем уравнение химической реакции:

$Zn + H_2SO_4 = ZnSO_4 + H_2$

Согласно уравнению, цинк и серная кислота реагируют в мольном соотношении 1:1.

2. Найдем массу чистого вещества серной кислоты ($H_2SO_4$) в растворе. Для этого массу раствора умножим на массовую долю растворенного вещества:

$m(H_2SO_4) = m_{раствора(H_2SO_4)} \cdot \omega(H_2SO_4)$

$m(H_2SO_4) = 245 \text{ г} \cdot 0.2 = 49 \text{ г}$

3. Рассчитаем молярную массу серной кислоты, используя периодическую таблицу химических элементов:

$M(H_2SO_4) = 2 \cdot A_r(H) + A_r(S) + 4 \cdot A_r(O) = 2 \cdot 1 + 32 + 4 \cdot 16 = 98 \text{ г/моль}$

4. Найдем количество вещества серной кислоты, вступившей в реакцию:

$n(H_2SO_4) = \frac{m(H_2SO_4)}{M(H_2SO_4)}$

$n(H_2SO_4) = \frac{49 \text{ г}}{98 \text{ г/моль}} = 0.5 \text{ моль}$

5. По уравнению реакции определим количество вещества продуктов. Стехиометрические коэффициенты перед $H_2SO_4$, $ZnSO_4$ и $H_2$ равны 1, следовательно:

$n(H_2SO_4) : n(ZnSO_4) : n(H_2) = 1 : 1 : 1$

Отсюда находим количество вещества сульфата цинка:

$n(ZnSO_4) = n(H_2SO_4) = 0.5 \text{ моль}$

И количество вещества водорода:

$n(H_2) = n(H_2SO_4) = 0.5 \text{ моль}$

6. Рассчитаем объём водорода, выделившегося в результате реакции (при нормальных условиях). Молярный объем идеального газа при н.у. составляет $V_m = 22.4 \text{ л/моль}$:

$V(H_2) = n(H_2) \cdot V_m$

$V(H_2) = 0.5 \text{ моль} \cdot 22.4 \text{ л/моль} = 11.2 \text{ л}$

Ответ: количество вещества образовавшегося сульфата цинка $n(ZnSO_4) = 0.5 \text{ моль}$; объем выделившегося водорода $V(H_2) = 11.2 \text{ л}$.