Номер 5, страница 141 - гдз по химии 9 класс учебник Рудзитис, Фельдман

Глава 7. Металлы. Параграф 39. Характеристика металлов. Подумай, ответь, выполни... - номер 5, страница 141.

Условие.

5. При «растворении» в соляной кислоте 12,9 г сплава, состоящего из меди и цинка, получили 2,24 л водорода (н. у.). Вычислите массовые доли (в процентах) цинка и меди в этом сплаве.

Решение.

Решение 2.

Дано:

Масса сплава (Cu, Zn), $m_{сплава} = 12,9$ г

Объем выделившегося водорода (н.у.), $V(H_2) = 2,24$ л

Перевод в систему СИ:

$m_{сплава} = 12,9 \times 10^{-3} \text{ кг} = 0,0129 \text{ кг}$

$V(H_2) = 2,24 \times 10^{-3} \text{ м}^3 = 0,00224 \text{ м}^3$

Найти:

Массовую долю цинка, $\omega(Zn)$ - ?

Массовую долю меди, $\omega(Cu)$ - ?

Решение:

При растворении сплава меди и цинка в соляной кислоте (HCl) в реакцию вступает только цинк. Это связано с тем, что в электрохимическом ряду активности металлов цинк стоит левее водорода, а медь — правее. Таким образом, только цинк способен вытеснять водород из кислот.

Уравнение химической реакции для цинка:

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

Медь с соляной кислотой не реагирует:

$Cu + HCl \neq$ реакция не идет

1. Рассчитаем количество вещества (число моль) выделившегося водорода. По закону Авогадро, молярный объем любого газа при нормальных условиях (н. у.) составляет $V_m = 22,4$ л/моль.

$n(H_2) = \frac{V(H_2)}{V_m} = \frac{2,24 \text{ л}}{22,4 \text{ л/моль}} = 0,1 \text{ моль}$

2. Согласно уравнению реакции, из 1 моль цинка образуется 1 моль водорода. Следовательно, количество вещества цинка, вступившего в реакцию, равно количеству вещества образовавшегося водорода.

$n(Zn) = n(H_2) = 0,1 \text{ моль}$

3. Найдем массу цинка, содержащегося в сплаве. Для этого используем молярную массу цинка $M(Zn) \approx 65$ г/моль.

$m(Zn) = n(Zn) \times M(Zn) = 0,1 \text{ моль} \times 65 \text{ г/моль} = 6,5 \text{ г}$

4. Теперь вычислим массовую долю цинка ($\omega(Zn)$) в исходном сплаве.

$\omega(Zn) = \frac{m(Zn)}{m_{сплава}} \times 100\% = \frac{6,5 \text{ г}}{12,9 \text{ г}} \times 100\% \approx 50,39\%$

5. Масса всего сплава состоит из массы цинка и массы меди. Найдем массу меди в сплаве.

$m(Cu) = m_{сплава} - m(Zn) = 12,9 \text{ г} - 6,5 \text{ г} = 6,4 \text{ г}$

6. Вычислим массовую долю меди ($\omega(Cu)$) в сплаве.

$\omega(Cu) = \frac{m(Cu)}{m_{сплава}} \times 100\% = \frac{6,4 \text{ г}}{12,9 \text{ г}} \times 100\% \approx 49,61\%$

Проверка: $50,39\% + 49,61\% = 100\%$. Расчеты верны.

Ответ: массовая доля цинка в сплаве составляет 50,39%, а массовая доля меди — 49,61%.