Каково будет давление в стакане после окончания реакции, если в стакан емкостью 1 л, содержащий 100 мл 10%-ного раствора HCl, при температуре 21°С добавили 9,25 г цинка, а затем быстро закрыли горлышко стакана? При расчете примем удельный вес кислоты равным единице, а начальное давление – 1 атм, и температура не изменится.

Математика 9 класс Химические реакции и газовые законы давление в стакане реакция HCl и цинка расчет давления 10%-ный раствор HCl температура 21°C емкость 1 л начальное давление 1 атм химическая реакция газовые законы стехиометрия Новый

Чтобы определить давление в стакане после реакции, нам нужно рассмотреть несколько шагов.

Шаг 1: Определение количества вещества HCl в растворе

• 10%-ный раствор HCl означает, что в 100 мл раствора содержится 10 г HCl.
• Так как удельный вес кислоты принимается равным единице, 100 мл раствора весит 100 г.
• Следовательно, в 100 мл 10%-ного раствора HCl содержится 10 г HCl.

Шаг 2: Определение количества вещества цинка

• Молярная масса цинка (Zn) составляет примерно 65,4 г/моль.
• Количество вещества цинка можно найти по формуле: n = m/M, где n – количество вещества, m – масса, M – молярная масса.
• Подставляем значения: n(Zn) = 9,25 г / 65,4 г/моль ≈ 0,141 моль.

Шаг 3: Реакция между HCl и Zn

• Реакция цинка с соляной кислотой описывается уравнением:
• Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2.
• Согласно уравнению, 1 моль Zn реагирует с 2 моль HCl.
• Таким образом, 0,141 моль Zn требует 0,141 * 2 = 0,282 моль HCl для полной реакции.

Шаг 4: Определение количества вещества HCl в растворе

• Количество вещества HCl в 10 г составляет: n(HCl) = 10 г / 36,5 г/моль ≈ 0,274 моль.
• Сравниваем: у нас есть 0,274 моль HCl, а для реакции с Zn нужно 0,282 моль HCl.
• Это означает, что HCl является лимитирующим реагентом.

Шаг 5: Определение количества образующегося водорода

• Из уравнения реакции видно, что на 2 моль HCl образуется 1 моль H2.
• Следовательно, из 0,274 моль HCl образуется 0,274 / 2 = 0,137 моль H2.

Шаг 6: Применение уравнения состояния газа

• Используем уравнение состояния идеального газа: PV = nRT.
• Где P - давление, V - объем, n - количество вещества, R - универсальная газовая постоянная (0,0821 л·атм/(моль·К)), T - температура в Кельвинах.
• Температура 21°С = 21 + 273 = 294 К.
• Объем стакана V = 1 л.
• Подставляем значения в уравнение:

P * 1 л = 0,137 моль * 0,0821 л·атм/(моль·К) * 294 К.

Теперь вычислим давление:

• P = (0,137 * 0,0821 * 294) / 1.
• P ≈ 3,34 атм.

Шаг 7: Определение конечного давления в стакане

• Мы знаем, что начальное давление в стакане было 1 атм.
• После реакции, если давление газа увеличилось до 3,34 атм, то общее давление в стакане будет равно 3,34 атм.

Ответ: Давление в стакане после окончания реакции составит примерно 3,34 атм.