Номер 14, страница 169 - гдз по химии 9 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

14. Определите массу технического образца цинка, содержащего 5 % примесей меди, необходимого для получения 20 л водорода (н. у.) из соляной кислоты.

Дано:

$V(H_2) = 20 \text{ л}$ (н. у.)

$\omega(\text{примесей Cu}) = 5\% = 0.05$

Найти:

$m(\text{техн. образца}) - ?$

Решение:

Для решения задачи необходимо составить уравнение химической реакции. В техническом образце цинка содержится примесь меди. Медь стоит в электрохимическом ряду напряжений металлов после водорода, поэтому она не реагирует с соляной кислотой. Водород выделяется только в результате реакции цинка с кислотой.

Уравнение реакции:

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

1. Найдем количество вещества (моль) водорода, выделившегося в ходе реакции. Так как водород находится при нормальных условиях (н. у.), его молярный объем $V_m$ составляет 22,4 л/моль.

$n(H_2) = \frac{V(H_2)}{V_m} = \frac{20 \text{ л}}{22.4 \text{ л/моль}} \approx 0.8929 \text{ моль}$

2. По уравнению реакции определим количество вещества чистого цинка, вступившего в реакцию. Из уравнения видно, что стехиометрическое соотношение цинка и водорода составляет 1:1.

$n(Zn) = n(H_2) \approx 0.8929 \text{ моль}$

3. Вычислим массу чистого цинка, необходимого для реакции. Молярная масса цинка $M(Zn)$ принимается равной 65 г/моль.

$m(\text{чист. } Zn) = n(Zn) \times M(Zn) = 0.8929 \text{ моль} \times 65 \text{ г/моль} \approx 58.04 \text{ г}$

4. Определим массовую долю чистого цинка в техническом образце. Если примеси составляют 5%, то массовая доля чистого цинка:

$\omega(\text{чист. } Zn) = 100\% - \omega(\text{примесей}) = 100\% - 5\% = 95\%$ или 0.95 в долях от единицы.

5. Найдем массу технического образца цинка. Масса чистого вещества связана с массой образца через массовую долю:

$m(\text{техн. образца}) = \frac{m(\text{чист. } Zn)}{\omega(\text{чист. } Zn)} = \frac{58.04 \text{ г}}{0.95} \approx 61.09 \text{ г}$

Ответ: масса технического образца цинка составляет приблизительно 61,09 г.