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.
П р и м е р 1. Какие массы соли и воды требуются для приготовления 500 г 3 % раствора?
Д а н о :
т = 500 г
ω = 3 %
т ( х )= ?
т (Н20) = ?
Р е ш е н и е
т (х ) = m∗ω
100
; т ( х )=500 г∗3
100
= 1 5 г
Чтобы рассчитать массу воды, нужно из
общей массы раствора вычесть массу
растворенного вещества,
т (Н20) = т — т (х ); т (Н20) = 500 г —
15 г = 485 г.
ответ: для приготовления требуемого раствора следует взять 15 г соли и 485 г
воды.
9. Сульфат магния в виде раствора с массовой долей 25 % применяется при
гипертонической болезни. Какая масса этой соли необходима для приготовления 300 г
раствора?
10. Какие массы сахара и воды требуются для приготовления 250 г 10 % раствора?'
11. Раствор хлорида бария используется для осаждения из него сульфата бария,
используемого в рентгеноскопии. Какая масса хлорида бария требуется для
приготовления 50 г 0,5 % раствора?
12. Какую массу 5% раствора можно приготовить из 25 г сульфата меди (II). Какая
масса воды для этого необходима?
В лабораторной практике часто приходится иметь дело с кристаллогидратами —
солями, содержащими кристаллизационную воду, например, CuS04 • 5Н20, FeS04 • 7Н20
и т. д. При приготовлении растворов с использованием таких солей при расчете следует
учитывать кристаллизационную воду.
П р и м е р 2. Какую массу кристаллогидрата медного купороса CuS04 • 5Н20 надо
взять, чтобы получить
200 г 5 % раствора сульфата меди( I I ) ? Какая масса воды для этого потребуется?
Д а н о :
M (CuS04-5H20) = 250 г/моль
m = 200 г
ω = 5 %
М (CuS04) = 160 г/моль
Р е ш е н и е
Сначала находим массу сульфата меди (II), необходимую для приготовления раствора по формуле:
т ( x ) = m∗ω
100
;
т ( Сu S O4 )=200 г∗5
100
= 1 0 г ( Сu S O4 )
т (CuS04) = ?
т (CuS04*5H20) = ?
т (Н20) = ?
Далее следует определить массу кристаллогидрата
CuS04*5H20. При этом имеем в виду, что сульфат
меди (II) CuS04 входит в состав кристаллогидрата в
строго определенном массовом соотношении.
Чтобы его найти, надо вычислить массы:
т (CuS04-5H20) = 250 г/моль*1 моль = 250 г;
т (CuS04) = 160 г/моль*1 моль = 160 г.
(Расчет показывает, что масса в граммах любого
вещества, взятого в количестве 1 моль, численно
равна молярной массе, поэтому этот вс расчет не обязательно всякий раз записывать при
решении задачи. Важно помнить, что молярная масса
и масса — это разные величины, имеющие разное
наименование, и их нельзя путать)
Из пропорции видно, что
в 250 г CuS04-5H20 — 160 г CuS04
в m г CuS04-5H20 — 10 г CuS04
т (CuS04*5H20) =
250 г∗5 г
160 г
=1 5 , 6 г ( Сu S O4 *5H20)
Мы выяснили, что для приготовления 200 г
раствора CuS04 требуется 15,6 г медного купороса.
Определяем необходимую массу воды:
т (Н20) = 200 г — 15,6 г = 184,4 г.
ответ: для приготовления 5 % раствора CuS04
необходимо 15,6 г кристаллогидрата и 184,4 г воды.
13. Сульфат натрия используется в медицине как слабительное. Какая масса
кристаллогидрата Na2SO4*10H2O понадобится для приготовления 2 кг
Объяснение: