Номер 12, страница 22 - гдз по химии 9 класс учебник Еремин, Кузьменко

12. Рассчитайте массу сульфата цинка, образующегося при растворении оксида цинка в 200 г 24,5%-й серной кислоты.

Дано:

Масса раствора серной кислоты $m(\text{раствора } H_2SO_4) = 200 \text{ г}$

Массовая доля серной кислоты $\omega(H_2SO_4) = 24,5\% = 0.245$

Перевод данных в систему СИ:

$m(\text{раствора } H_2SO_4) = 0.2 \text{ кг}$

Найти:

$m(ZnSO_4) - ?$

Решение:

1. Сначала запишем уравнение химической реакции взаимодействия оксида цинка с серной кислотой. Оксид цинка является основным оксидом, который реагирует с кислотой с образованием соли и воды:

$ZnO + H_2SO_4 \rightarrow ZnSO_4 + H_2O$

2. Рассчитаем массу чистой серной кислоты ($H_2SO_4$), содержащейся в 200 г ее 24,5%-го раствора. Для этого используем формулу для массовой доли вещества в растворе:

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

$m(H_2SO_4) = 200 \text{ г} \cdot 0.245 = 49 \text{ г}$

3. Вычислим молярные массы серной кислоты ($H_2SO_4$) и сульфата цинка ($ZnSO_4$), используя относительные атомные массы элементов из периодической таблицы: $Ar(Z_n)=65$, $Ar(S)=32$, $Ar(O)=16$, $Ar(H)=1$.

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

$M(ZnSO_4) = Ar(Zn) + Ar(S) + 4 \cdot Ar(O) = 65 + 32 + 4 \cdot 16 = 161 \text{ г/моль}$

4. Найдем количество вещества (в молях) серной кислоты, которая вступила в реакцию. В условии задачи сказано, что оксид цинка растворяется в кислоте, это означает, что кислота является лимитирующим реагентом, и расчет следует вести по ней.

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

5. Согласно уравнению реакции, стехиометрические коэффициенты перед серной кислотой и сульфатом цинка равны 1. Это означает, что из 1 моль серной кислоты образуется 1 моль сульфата цинка. Следовательно, их количества вещества равны:

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

6. Теперь, зная количество вещества и молярную массу сульфата цинка, мы можем рассчитать его массу:

$m(ZnSO_4) = n(ZnSO_4) \cdot M(ZnSO_4)$

$m(ZnSO_4) = 0.5 \text{ моль} \cdot 161 \text{ г/моль} = 80.5 \text{ г}$

Ответ: масса сульфата цинка, образовавшегося при растворении оксида цинка, составляет 80,5 г.