Какой минимальный объём 19,6%-ной серной кислоты (плотность 1,14 г/мл) необходимо использовать для обработки смеси, полученной при нагревании газа, выделившегося при действии 3,0 г цинка на 18,69 мл 14,6%-ного раствора соляной кислоты (плотностью 1,07 г/мл), с 4,0 г оксида меди (II), чтобы выделить металлическую медь?

Химия 11 класс Газы и их реакции минимальный объём серной кислоты 19,6%-ная серная кислота плотность 1,14 г/мл цинк соляная кислота 14,6%-ный раствор плотность 1,07 г/мл оксид меди (II) выделение металлической меди Новый

Для решения данной задачи нам необходимо провести несколько шагов, чтобы определить, какой объём 19,6%-ной серной кислоты потребуется для обработки смеси. Давайте разобьем решение на этапы.

Шаг 1: Определение количества вещества цинка

• Молярная масса цинка (Zn) составляет 65,38 г/моль.
• Количество вещества цинка можно найти по формуле: n = m / M, где n - количество вещества, m - масса, M - молярная масса.
• Подставим значения: n(Zn) = 3,0 г / 65,38 г/моль ≈ 0,0458 моль.

Шаг 2: Определение количества вещества соляной кислоты

• Сначала находим массу соляной кислоты в растворе. Для этого используем плотность и объём:
• m(HCl) = V * d = 18,69 мл * 1,07 г/мл ≈ 19,97 г.
• Теперь определим массу HCl в растворе: m(HCl) = 19,97 г * 14,6% = 19,97 г * 0,146 ≈ 2,92 г.
• Молярная масса HCl составляет 36,46 г/моль, поэтому количество вещества: n(HCl) = 2,92 г / 36,46 г/моль ≈ 0,0800 моль.

Шаг 3: Реакция между цинком и соляной кислотой

• Реакция между Zn и HCl описывается уравнением: Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2.
• Согласно уравнению, 1 моль Zn реагирует с 2 моль HCl.
• Для 0,0458 моль Zn потребуется: 0,0458 моль Zn * 2 = 0,0916 моль HCl.
• У нас есть только 0,0800 моль HCl, значит, цинка не хватит для полной реакции.

Шаг 4: Реакция между оксидом меди (II) и серной кислотой

• Теперь посмотрим, сколько меди мы можем получить. Реакция между оксидом меди (CuO) и серной кислотой (H2SO4) выглядит так: CuO + H2SO4 → Cu + H2O + SO2.
• Молярная масса CuO составляет 79,55 г/моль. Находим количество вещества CuO: n(CuO) = 4,0 г / 79,55 г/моль ≈ 0,0503 моль.
• Согласно уравнению, 1 моль CuO реагирует с 1 моль H2SO4, значит, для 0,0503 моль CuO потребуется 0,0503 моль H2SO4.

Шаг 5: Определение необходимого количества серной кислоты

• Теперь мы знаем, что для реакции с CuO необходимо 0,0503 моль H2SO4.
• Нам нужно узнать, сколько граммов H2SO4 это составит: M(H2SO4) = 98,08 г/моль, значит, m(H2SO4) = 0,0503 моль * 98,08 г/моль ≈ 4,93 г.
• Теперь мы можем найти объём 19,6%-ного раствора H2SO4, который нам нужен. Сначала найдем массу раствора: m(раствора) = m(H2SO4) / 0,196 ≈ 4,93 г / 0,196 ≈ 25,12 г.

Шаг 6: Определение объёма раствора

• Используя плотность 19,6%-ного раствора H2SO4, находим объём: V = m / d = 25,12 г / 1,14 г/мл ≈ 22,01 мл.

Итак, минимальный объём 19,6%-ной серной кислоты, необходимый для обработки смеси, составляет примерно 22,01 мл.