Объяснение:
При растворении 7 грамм технического цинка в избытке разбавленной соляной кислоты выделилось 3,1 литра (н.у.) водорода. Определите массовую долю примесей в этом образце цинка.
Масса технического цинка известна 7 г. Объем водорода 3,1 л
3,1 л
Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2↑
0,138 0,138
Найдем количество вещества водорода n(H2) = 3,1л : 22,4 л/моль =
0,138 моль. Таким образом и цинка вступило в реакцию 0,138 моль.
Найдем массу цинка: m(Zn) = 65 г/моль × 0,138 моль = 9,00 г
Получается рассчитанная по объему водорода навеска не меньше исходной, а больше.
Такое возможно в том случае металл, входящий в состав примесей, легче, чем цинк, но достаточно активный, чтобы реагировать с соляной кислотой с выделением водорода.
Таких металла два - магний и алюминий
Наиболее вероятно что в состав сплава входит алюминий, тем более, что такие сплавы реально существуют.
Запишем взаимодействие алюминия с раствором соляной кислоты:
2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2↑
Сравним два уравнения
Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2↑
Из 1 моль Zn при действии кислоты образуется 1 моль H2
Из 2 моль Al при действии кислоты образуется 3 моль H2
Но нам будет удобнее приравнять все к одному молю металла, поэтому запишем:
Из 1 моль Al при действии кислоты образуется 1,5 моль H2
Примем молярную массу цинка 65, г/моль, а молярную массу алюминия 27 г/моль.
Примем количество цинка в сплаве за х а количество алюминия в сплаве за у
Теперь получаем систему из двух уравнений
65 х + 27у = 7
х + 1,5 у = 0,138
Решаем эту систему уравнений относительно х и у; получаем:
х = 0,096 моль у = 0,028 моль
Находим массу цинка и алюминия в составе сплава:
m(Zn) = 65 г/моль × 0,096 = 6,24 г
m(Al)= 27 г/моль × 0,028 моль = 0,76 г
ω(Zn) = 6,24 г : 7,0 г = 0,8914 = 89,14%
ω(Al) = 0,76 г : 7,0 г= 01086 = 10,86%
