Какой объём водорода (н. у.) может получиться при действии 6,5 г цинка на 200 г 10%-ного раствора серной кислоты?
Записываем уравнение реакции:
Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2↑
Находим молярную массу цинка:
M (Zn) = 65 г/моль
Находим молярную массу серной кислоты:
M (H2SO4) = 1 • 2 + 32 + 16 • 4 = 98 (г/моль)
(молярную массу каждого элемента, численно равную относительной атомной массе, смотрим в периодической таблице под знаком элемента и округляем до целых)
Находим чистую массу серной кислоты в растворе:
m растворенного вещества = m раствора • ω = 200 • 0,10 = 20 (г)
Более рационально подставить в уравнение массу, но если Ваш учитель требует решать через моли, находим количество вещества серной кислоты:
n (H2SO4) = m/M = 20 г / 198 г/моль и т. д. Потом подставляем в уравнение моли.
Находим, какое вещество в недостатке. Для этого записываем над уравнением реакции имеющиеся данные, а под уравнением — массу согласно уравнению (равна молярной массе, умноженной на число моль, т. е. коэффициент перед веществом. В этом примере равен 1):
6,5 г 20 г
Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2↑
65 г 98 г
Составляем неравенство из двух дробей:
6,5 г < 20 г
65 г 98 г
Цинк в недостатке — расчет ведем по нему (его отношение фактической массы к эквивалентной массе меньше, значит, он израсходуется раньше. Серная кислота останется в избытке)
Будьте внимательны! Ошибка в этом действии делает решение неверным!
Записываем над уравнением реакции полученные данные, а под уравнением — данные по уравнению в тех же единицах измерения:
6,5 г x моль
Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2↑
65 г 1 моль
Составляем пропорцию:
6,5 г — x моль
65 г — 1 моль
Находим число моль выделившегося водорода:
x = 6,5 г • 1 моль / 65 г = 0,1 моль
Находим объем водорода:
v = 22,4 л/моль • n,
где 22,4 — молярный объем, т. е. объем одного моля любого газа,
n — количество вещества (моль)
v = 22,4 л/моль • 0,1 моль = 2,24 л
ответ: 2,24 л.
Пример 2:
Какой объём газа (н. у.) выделится, если цинк опустить в 40 мл 10%-ного раствора соляной кислоты, плотность которого 1.07 г/мл?
Записываем уравнение реакции:
Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2↑
Задача имеет решение, если цинк в избытке.
Находим массу раствора соляной кислоты:
m = v • ρ = 40 мл • 1,07 г/мл = 42,8 г
Находим чистую массу соляной кислоты в растворе:
m растворенного вещества = 42,8 • 0,10 = 4,28 (г)
Находим молярную массу соляной кислоты:
M (HCl) = 1 + 35,5 = 36,5 (г/моль)
Находим количество вещества соляной кислоты:
n (HCl) = m/M = 4,28 г / 36,5 г/моль = 0,117 моль
Записываем над уравнением реакции имеющиеся данные, а под уравнением — число моль согласно уравнению (равно коэффициенту перед веществом):
0,117 моль x моль
Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2↑
2 моль 1 моль
Составляем пропорцию:
0,117 моль — x моль
2 моль — 1 моль
Находим x:
x = 0,117 моль • 1 моль / 2 моль = 0,0585 моль
Находим объем водорода:
v = 22,4 л/моль • 0,0585 моль = 1,31 л
Округляем результат, чтобы в нем было не больше значащих цифр, чем в величинах в условии задачи (2 значащие цифры)
ответ: 1,3 л.
Пример 3:
Какую массу сложного эфира можно получить при действии на 100 г 20%-ного раствора этилового спирта избытком уксусной кислоты?
Записываем уравнение реакции:
CH3COOH + HOC2H5 → CH3COOC2H5 + H2O
Находим чистую массу этилового спирта:
mспирта = mр-ра • ω = 100 г • 20 % = 100 г • 0,20 = 20 г
Находим молярную массу спирта и эфира:
M (HOC2H5) = 1 + 16 + 12 • 2 + 5 = 46 (г/моль)
M (CH3COOC2H5) = 12 + 3 + 12 + 16 + 45 = 88 (г/моль)
Подставляем данные по условию задачи в уравнение
20 г x г
CH3COOH + HOC2H5 → CH3COOC2H5 + H2O
46 г 88 г
Составляем пропорцию, находим x:
20 г — x г
46 г — 88 г
x = 20 • 88 / 46 = 38,3 (г)
ответ: 38 г
Если ваши преподаватели требуют решать все в молях, переводите чистую массу спирта в моли по формуле:
n = m / M
а уравнение будет выглядеть так:
0,43 моль x моль
CH3COOH + HOC2H5 → CH3COOC2H5 + H2O
1 моль 1 моль
В конце найденное количество моль переводим в массу, умножая моли эфира на молярную массу:
m = n • M = ...
(ответ должен получиться приблизительно такой же)
