Какой объем водорода (приведенный к нормальным условиям) образуется в результате реакции 163,5 г цинка с одним литром 30%-ного раствора HCl (плотность 1,15)?

Химия Колледж Реакции металлов с кислотами объём водорода реакция цинка и HCl 30% раствор HCl нормальные условия химические реакции Новый

Для решения этой задачи нам необходимо пройти несколько шагов, чтобы определить объем водорода, который образуется в результате реакции цинка с соляной кислотой. Давайте разберем процесс поэтапно.

Шаг 1: Напишем уравнение реакции

Цинк (Zn) реагирует с соляной кислотой (HCl) по следующему уравнению:

Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2↑

Шаг 2: Найдем количество вещества цинка

Для этого используем формулу:

n = m / M

• где n - количество вещества,
• m - масса вещества (в данном случае цинка),
• M - молярная масса цинка (Zn) равна 65,4 г/моль.

Подставляем значения:

n(Zn) = 163,5 г / 65,4 г/моль ≈ 2,5 моль.

Шаг 3: Найдем количество вещества HCl в растворе

Сначала определим массу HCl в растворе. 30%-ный раствор означает, что в 100 г раствора содержится 30 г HCl.

Объем раствора равен 1 литру, а плотность раствора 1,15 г/мл, следовательно, масса раствора:

m(раствора) = 1 л * 1000 мл/л * 1,15 г/мл = 1150 г.

Теперь вычислим массу HCl:

m(HCl) = 30% от 1150 г = 0,3 * 1150 г = 345 г.

Шаг 4: Найдем количество вещества HCl

Молярная масса HCl составляет 36,5 г/моль. Теперь можем найти количество вещества HCl:

n(HCl) = 345 г / 36,5 г/моль ≈ 9,45 моль.

Шаг 5: Определим, какая из веществ является лимитирующим

Согласно уравнению реакции, на 1 моль цинка требуется 2 моль HCl. Поэтому для 2,5 моль Zn потребуется:

2,5 моль Zn * 2 моль HCl/моль Zn = 5 моль HCl.

Поскольку у нас есть 9,45 моль HCl, цинк является лимитирующим реагентом.

Шаг 6: Найдем количество водорода, образующегося в реакции

Согласно уравнению реакции, на 1 моль Zn образуется 1 моль H2. Таким образом, из 2,5 моль Zn получится 2,5 моль H2.

Шаг 7: Найдем объем водорода при нормальных условиях

При нормальных условиях 1 моль газа занимает 22,4 литра. Следовательно, объем водорода:

V(H2) = 2,5 моль * 22,4 л/моль = 56 л.

Ответ: Объем водорода, образующегося в результате реакции, составляет 56 литров.