Вопрос школьника
Определить массу цинка, которую надо израсходовать при взаимодействии с соляной кислотой для получения 50л водорода(н.у), если объемная доля выхода водорода 90%
Ответ от учителя
Для решения данной задачи необходимо использовать уравнение реакции между цинком и соляной кислотой:
Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2
Из уравнения видно, что для получения одного моля водорода необходимо израсходовать один моль цинка. Также известно, что объемная доля выхода водорода составляет 90%, что означает, что из 50 литров смеси газов 90% составляет водород, а оставшиеся 10% — смесь паров воды и соляной кислоты.
Таким образом, объем водорода составляет:
V(H2) = 50 л × 0,9 = 45 л
Для перевода объема водорода в количество веществ необходимо использовать уравнение состояния идеального газа:
PV = nRT
где P — давление газа, V — его объем, n — количество вещества, R — универсальная газовая постоянная, T — температура газа.
При нормальных условиях (н.у) давление газа равно 1 атмосфере, температура — 273 К. Таким образом, количество вещества водорода можно вычислить по формуле:
n(H2) = PV/RT = (1 атм × 45 л)/(0,0821 л·атм/(моль·К) × 273 К) ≈ 1,8 моль
Так как для получения одного моля водорода необходимо израсходовать один моль цинка, то для получения 1,8 моль водорода необходимо израсходовать 1,8 моль цинка.
Масса цинка можно вычислить по его молярной массе:
m(Zn) = n(Zn) × M(Zn) = 1,8 моль × 65,4 г/моль ≈ 118 г
Таким образом, для получения 50 л водорода (н.у) с объемной долей выхода водорода 90% необходимо израсходовать примерно 118 г цинка.
