Номер 5, страница 40 - гдз по химии 9 класс учебник Еремин, Кузьменко

5. Кусочек цинка массой 3,9 г растворили в 75 г $7,3\%$-й соляной кислоты. Найдите массу образовавшегося хлорида цинка и объём выделившегося водорода (н. у.).

Дано:

$m(Zn) = 3,9 \text{ г}$

$m(\text{р-ра } HCl) = 75 \text{ г}$

$\omega(HCl) = 7,3\% \text{ или } 0,073$

Найти:

$m(ZnCl_2) - ?$

$V(H_2) \text{ (н. у.)} - ?$

Решение:

1. Составим уравнение химической реакции взаимодействия цинка с соляной кислотой:

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

2. Чтобы определить, какое из исходных веществ прореагирует полностью, а какое останется в избытке, найдем количество вещества (моль) каждого реагента.

Молярная масса цинка $M(Zn) \approx 65 \text{ г/моль}$.

Количество вещества цинка:

$n(Zn) = \frac{m(Zn)}{M(Zn)} = \frac{3,9 \text{ г}}{65 \text{ г/моль}} = 0,06 \text{ моль}$

3. Найдем массу чистого хлороводорода в растворе, а затем его количество вещества.

Масса чистого $HCl$ в растворе:

$m(HCl) = m(\text{р-ра } HCl) \cdot \omega(HCl) = 75 \text{ г} \cdot 0,073 = 5,475 \text{ г}$

Молярная масса хлороводорода $M(HCl) = 1 + 35,5 = 36,5 \text{ г/моль}$.

Количество вещества $HCl$:

$n(HCl) = \frac{m(HCl)}{M(HCl)} = \frac{5,475 \text{ г}}{36,5 \text{ г/моль}} = 0,15 \text{ моль}$

4. Сравним количества веществ реагентов с учетом стехиометрических коэффициентов в уравнении реакции. По уравнению, на 1 моль $Zn$ требуется 2 моль $HCl$.

Для реакции с 0,06 моль $Zn$ теоретически необходимо:

$n_{теор.}(HCl) = 2 \cdot n(Zn) = 2 \cdot 0,06 \text{ моль} = 0,12 \text{ моль}$

Фактически в реакции участвует 0,15 моль $HCl$, что больше, чем требуется ($0,15 > 0,12$). Следовательно, соляная кислота находится в избытке, а цинк ($Zn$) является лимитирующим реагентом. Все дальнейшие расчеты продуктов реакции ведем по цинку.

5. Рассчитаем массу образовавшегося хлорида цинка ($ZnCl_2$).

Из уравнения реакции следует, что $n(ZnCl_2) = n(Zn)$, поэтому:

$n(ZnCl_2) = 0,06 \text{ моль}$

Молярная масса хлорида цинка $M(ZnCl_2) = 65 + 2 \cdot 35,5 = 136 \text{ г/моль}$.

Масса хлорида цинка:

$m(ZnCl_2) = n(ZnCl_2) \cdot M(ZnCl_2) = 0,06 \text{ моль} \cdot 136 \text{ г/моль} = 8,16 \text{ г}$

6. Рассчитаем объем выделившегося водорода ($H_2$) при нормальных условиях (н. у.).

Из уравнения реакции следует, что $n(H_2) = n(Zn)$, поэтому:

$n(H_2) = 0,06 \text{ моль}$

Молярный объем газа при нормальных условиях ($V_m$) составляет 22,4 л/моль.

Объем водорода:

$V(H_2) = n(H_2) \cdot V_m = 0,06 \text{ моль} \cdot 22,4 \text{ л/моль} = 1,344 \text{ л}$

Ответ: масса образовавшегося хлорида цинка равна 8,16 г; объём выделившегося водорода (н. у.) равен 1,344 л.