Помогите, пожалуйста

Смесь цинка и карбоната цинка обработали избытком раствора соляной кислоты, при этом выделилось 13,44 л газа. Газ сожгли, продукты горения охладили до прежней температуры, при этом объём газа уменьшился до 8,96 л. Как определить массовые доли цинка и карбоната цинка в исходной смеси?

Химия 11 класс Химические реакции и стехиометрия массовые доли цинка карбонат цинка соляная кислота газ химическая реакция Объём газа смесь веществ химия 11 класс Новый

Для решения этой задачи нам нужно провести несколько шагов, начиная с реакции между цинком и соляной кислотой, а затем перейти к реакции образовавшегося газа. Давайте разберем это поэтапно.

Шаг 1: Определение реакции и молекулярных формул

Сначала определим, какие реакции происходят в данной системе:

• Цинк (Zn) реагирует с соляной кислотой (HCl) по уравнению:
• Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2↑
• Карбонат цинка (ZnCO3) также реагирует с соляной кислотой:
• ZnCO3 + 2HCl → ZnCl2 + CO2↑ + H2O

Шаг 2: Определение объема выделившегося газа

В результате реакции выделяется водород (H2) и углекислый газ (CO2). Мы знаем, что суммарный объем выделившегося газа составляет 13,44 л. Теперь мы можем использовать уравнение состояния газа для определения количества молей газа.

Используем формулу:

V = n * Vm, где V - объем газа, n - количество молей, Vm - молярный объем газа (при нормальных условиях Vm ≈ 22,4 л/моль).

Находим общее количество молей газа:

• n = V / Vm = 13,44 л / 22,4 л/моль = 0,6 моль.

Шаг 3: Определение объемов газов

Теперь мы знаем, что 0,6 моль газа выделилось в результате реакции. Однако, после сжигания газа и охлаждения, объем уменьшился до 8,96 л. Это означает, что часть газа была углекислым газом, который после сгорания превратился в водяные пары.

Объем углекислого газа (CO2) можно найти, вычитая объем водорода из общего объема:

• Объем водорода (H2) = 0,6 моль * 22,4 л/моль = 13,44 л.
• Объем углекислого газа (CO2) = 13,44 л - 8,96 л = 4,48 л.

Шаг 4: Определение количества молей углекислого газа

Теперь найдем количество молей углекислого газа:

• n(CO2) = 4,48 л / 22,4 л/моль = 0,2 моль.

Шаг 5: Определение соотношений веществ

Теперь мы можем использовать количество молей, чтобы определить, сколько цинка и карбоната цинка было в смеси:

• Из уравнения реакции с карбонатом цинка видно, что на 1 моль ZnCO3 выделяется 1 моль CO2. Значит, для 0,2 моль CO2 было использовано 0,2 моль ZnCO3.
• Также, на 0,6 моль H2 было использовано 0,6 моль Zn. Однако, 0,2 моль ZnCO3 уже использовали 0,2 моль Zn, значит, для выделения 0,6 моль H2 оставшиеся 0,4 моль Zn должны были реагировать с HCl.

Шаг 6: Подсчет массовых долей

Теперь мы можем найти массу каждого вещества:

• Молярная масса Zn = 65,4 г/моль, следовательно, масса Zn = 0,4 моль * 65,4 г/моль = 26,16 г.
• Молярная масса ZnCO3 = 125,4 г/моль, следовательно, масса ZnCO3 = 0,2 моль * 125,4 г/моль = 25,08 г.

Теперь найдем общую массу смеси:

• Общая масса = 26,16 г + 25,08 г = 51,24 г.

Теперь мы можем рассчитать массовые доли:

• Массовая доля Zn = (26,16 г / 51,24 г) * 100% ≈ 51%.
• Массовая доля ZnCO3 = (25,08 г / 51,24 г) * 100% ≈ 49%.

Таким образом, массовые доли цинка и карбоната цинка в исходной смеси составляют примерно 51% и 49% соответственно.