16 Г/моль

Ответ: = 16 г/моль.

Задача №5.

а) В раствор, в котором содержалась соляная кислота массой 4 г, опустили кусочек цинка массой 2 г. Определите, какая масса соли образовалась в результате реакции, и какой объем газа выделился в результате реакции (условия нормальные).

Алгоритм решения

1.Запишем уравнение реакции:

Zn+2HCl = ZnCl₂ + H₂

Т.к. даны массы обоих исходных реагентов (Zn и HCl), необходимо определить, какой из них находится в недостатке. Рассчитаем количество вещества цинка ν(Zn) и соляной кислоты ν(HCl) по формуле:

где  - количество вещества, моль; – масса,г; – молярная масса, г/моль.

Молярная масса цинка М(Zn) = 65 г/моль; молярная масса М(HCl) = 36,5 г/моль.

ν(Zn) =

ν(HCl) =

Исходя из стехиометрических коэффициентов в уравнении реакции (1Zn: 2HCl), делаем вывод, что цинк и соляная кислота реагируют в соотношении 1:2. Т.е. 1 моль Zn полностью расходуется при реакции с 2 моль HCl. Составим пропорцию, чтобы определить, какое количество Zn необходимо для реакции с 0,11 моль HCl:

1 моль Zn – 2 моль HCl

x моль Zn – 0,11 моль HCl

Находим отсюда x:

Таким образом, на реакцию с 0,11 моль HCl необходимо 0,055 моль Zn. По условию задачи, нам дано 0,03 моль Zn. 0,03 моль < 0,055 моль, следовательно данного количества Zn недостаточно для реакции. Отсюда можно сделать вывод, что Zn находится в недостатке, а HCl - в избытке. Соответственно, дальнейшие расчеты необходимо делать по цинку, т.к. он расходуется полностью и определяет выход продукта. Согласно уравнению реакции, из 1 моль Zn образуется 1 моль ZnCl₂. Составим пропорцию, чтобы определить какое количество вещества ZnCl₂ образуется из 0,03 моль Zn.

1 моль Zn – 1 моль ZnCl₂

0,03 моль Zn – x моль ZnCl₂

Находим отсюда x = :

x = =

Итак, в результате реакции образуется 0,03 моль ZnCl₂.

Массу соли можно вычислить, используя формулу:

где  - количество вещества, моль; – масса,г; – молярная масса, г/моль.

Выразим отсюда массу:

m = ν·M

Молярная масса хлорида цинка М(ZnCl₂) = 136 г/моль

m(ZnCl₂) = 0,03 моль ·136 г/моль = 4,08 г

Определим объем газа, выделившегося в результате реакции V(H₂).

Согласно уравнению реакции, из 1 моль Zn образуется 1 моль H₂. Составим пропорцию, чтобы определить какое количество вещества H₂ образуется из 0,03 моль Zn.

1 моль Zn – 1 моль H₂

0,03 моль Zn – x моль H₂

Находим отсюда x = :

x = =

Таким образом, в результате реакции образуется 0,03 моль .

При нормальных условиях 1 моль любого газа будет занимать объем = 22,4 л. Составим пропорцию:

1 моль H₂ – 22, 44 л

0,03 моль H₂ – х л

Отсюда находим х = V(H₂):

х = V(H₂) =

Можно также воспользоваться для расчета объема формулой:

где - количество вещества, моль; – объем газа, л; – молярный объем газа, равный 22,4 л/моль.

Выразим отсюда объем:

V = 0,03 моль ·22,4 л/моль =

Ответ: m = 4,08 г; .

б) Сплав меди с алюминием массой 1,2 г обработали раствором соляной кислоты. При этом выделилось 0,2 л водорода (условия нормальные). Определить процентное содержание алюминия в сплаве.

Алгоритм решения

Составим уравнение реакции, учитывая, что медь является малоактивным металлом, и не вытесняет водород из разбавленных кислот. Таким образом, водород будет выделяться только при реакции алюминия с кислотой:

2Al + 6HCl = 2AlCl₃ + 3H₂↑

Т.к. даны нормальные условия, можно вычислить количество вещества водорода по формуле:

где - количество вещества, моль; – объем газа, л; – молярный объем газа, равный 22,4 л/моль.

моль

Согласно уравнению реакции, из 2 моль Al образуется 3 моль H₂. Составим пропорцию:

2 моль Al - 3 моль H₂

x моль Al - 0,0089 моль H₂

Отсюда находим х = (Al):

х = (Al)= = 0,0059 моль

Массу алюминия m(Al) можно найти исходя из формулы:

где  - количество вещества, моль; – масса,г; – молярная масса, г/моль.

Выразим отсюда массу:

Молярная масса алюминия M(Al) = 27 г/моль. Рассчитаем массу алюминия, который вступил в реакцию:

Таким образом, масса алюминия в сплаве составила 0,159 г.

Рассчитаем процентное содержание алюминия ω% (Al) в сплаве. Учитывая, что общая масса сплава составляет 1,2 г, составим пропорцию:

1,2 г – 100%

0,159 г – х %

Отсюда находим х = ω%:

х = ω% = = 13,25%

Для расчета можно также воспользоваться формулой:

где - процентное содержание алюминия в сплаве; - масса алюминия в сплаве; - масса сплава.

Ответ: =13,25%.