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.