При растворении в избытке соляной кислоты смеси металлов массой 3 г (Zn + Cu) выделилось 80,1 мл H2, измеренного при P1 = 1 МПа и t1 = 40 °C.
Напишите уравнения возможных химических реакций и расставьте коэффициенты. Используя закон эквивалентов, определите состав смеси.
Для начала, давайте рассмотрим процесс растворения смеси металлов (цинка и меди) в избытке соляной кислоты (HCl). В этой реакции активность цинка (Zn) больше, чем активность меди (Сu), поэтому цинк будет сначала реагировать с соляной кислотой:
Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2↑
Результатом этой реакции будет образование хлорида цинка и выделение водорода.
Теперь, когда мы знаем уравнение реакции цинка с соляной кислотой, давайте расставим коэффициенты:
Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2↑
Теперь перейдем к определению состава смеси. Для этого используем закон эквивалентов. Закон эквивалентов гласит, что эквивалентные моли реагирующих веществ в химической реакции относятся друг к другу пропорционально их коэффициентам в уравнении реакции.
В нашем случае, мы знаем, что 80,1 мл водорода (H2) было получено. Для определения количества молей водорода, воспользуемся уравнением газового состояния:
PV = nRT
где P - давление (1 МПа), V - объем (80,1 мл = 0,0801 л), n - количество молей, R - универсальная газовая постоянная, T - температура (40 °C = 273 + 40 = 313 К).
Переходим к расчетам:
1 * 0,0801 = n * 0,0821 * 313
0,0801 = 0,0821 * 313 * n
0,0801 = 25,65073 * n
n = 0,0801 / 25,65073
n ≈ 0,00312 моль
Теперь, зная количество молей водорода, мы можем использовать коэффициенты в уравнении реакции цинка с соляной кислотой для определения количества молей цинка:
Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2↑
Согласно уравнению, 1 моль цинка реагирует с 2 молью соляной кислоты, образуя 1 моль хлорида цинка и 1 моль водорода. Таким образом, количество молей цинка в смеси равно половине количества молей водорода:
n(Zn) = 0,00312 / 2 ≈ 0,00156 моль
Используя массу и количество молей цинка, мы можем определить его молярную массу:
мольная масса цинка = масса цинка / количество молей цинка
мольная масса цинка = 3 г / 0,00156 моль
мольная масса цинка ≈ 1923 г/моль
Аналогично, для расчета массы меди можно использовать уравнение реакции цинка с соляной кислотой и количество молей цинка:
Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2↑
Так как мы знаем, что суммарная масса смеси металлов равна 3 г, а массу цинка уже рассчитали, то можно определить массу меди:
масса меди = общая масса смеси - масса цинка
масса меди = 3 г - 3 г ≈ 0 г
Таким образом, в смеси присутствует только цинк, а медь отсутствует.
Вот и всё! Надеюсь, ответ был понятен. Если у вас возникнут еще вопросы, не стесняйтесь задавать их. Я всегда готов помочь.