Номер 2.20, страница 48, часть II - гдз по химии 8-9 класс задачник с помощником Гара, Габрусева

2.20. При обработке образца латуни массой 2 г, состоящей из меди и цинка, избытком соляной кислоты выделился водород объемом 0,22 л (н. у.). Определите массовую долю (в процентах) цинка в этом образце латуни.

Дано:

$m_{сплава} = 2 \, \text{г} = 0.002 \, \text{кг}$
$V(H_2) = 0.22 \, \text{л} = 0.00022 \, \text{м}^3$ (н. у. - нормальные условия)

Найти:

$\omega(Zn) - ?$

Решение:

Латунь является сплавом меди $(Cu)$ и цинка $(Zn)$. При взаимодействии сплава с соляной кислотой $(HCl)$ реакция протекает только с цинком, так как медь находится в ряду электрохимической активности металлов после водорода и не способна вытеснять его из кислот.

Уравнение реакции цинка с соляной кислотой имеет следующий вид:
$Zn + 2HCl \rightarrow ZnCl_2 + H_2 \uparrow$

По условию задачи, в результате реакции выделился водород объемом 0,22 л. Зная, что молярный объем газов при нормальных условиях $(V_m)$ равен $22,4$ л/моль, мы можем рассчитать количество вещества $(n)$ выделившегося водорода:
$n(H_2) = \frac{V(H_2)}{V_m} = \frac{0.22 \, \text{л}}{22.4 \, \text{л/моль}} \approx 0.009821 \, \text{моль}$

Из уравнения реакции видно, что на 1 моль прореагировавшего цинка выделяется 1 моль водорода. Следовательно, их количества вещества равны:
$n(Zn) = n(H_2) \approx 0.009821 \, \text{моль}$

Теперь можно найти массу цинка, вступившего в реакцию. Молярная масса цинка $(M(Zn))$ составляет примерно $65$ г/моль.
$m(Zn) = n(Zn) \times M(Zn) \approx 0.009821 \, \text{моль} \times 65 \, \text{г/моль} \approx 0.6384 \, \text{г}$

Наконец, определим массовую долю цинка $(\omega(Zn))$ в образце латуни. Она равна отношению массы цинка к массе всего образца, умноженному на 100%.
$\omega(Zn) = \frac{m(Zn)}{m_{сплава}} \times 100\% = \frac{0.6384 \, \text{г}}{2 \, \text{г}} \times 100\% \approx 31.92\%$

Ответ: массовая доля цинка в этом образце латуни составляет 31,92%.