Номер 687, страница 125 - гдз по химии 9 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

687. Навеску цинка массой 24,8 г, содержащего 1,80 % нерастворимых в соляной кислоте посторонних примесей, поместили в избыток соляной кислоты. Объём (н. у.) выделившегося газа составил 8,04 дм³. Рассчитайте практический выход процесса получения водорода.

Дано:

$m_{навески} = 24,8 \text{ г}$

$\omega_{примесей} = 1,80 \% $

$V_{практ}(H_2) = 8,04 \text{ дм}^3$ (н.у.)

Перевод в систему СИ и доли:

$m_{навески} = 0,0248 \text{ кг}$

$\omega_{примесей} = 0,0180$

$V_{практ}(H_2) = 0,00804 \text{ м}^3$

Найти:

$\eta$ (практический выход $H_2$) - ?

Решение:

1. Составим уравнение реакции взаимодействия цинка с соляной кислотой. Согласно условию, примеси являются нерастворимыми в соляной кислоте, следовательно, в реакции не участвуют.

$Zn + 2HCl \rightarrow ZnCl_2 + H_2 \uparrow$

2. Рассчитаем массу чистого цинка в навеске. Для этого сначала найдем массовую долю чистого цинка:

$\omega(Zn) = 100\% - \omega_{примесей} = 100\% - 1,80\% = 98,20\%$

Теперь рассчитаем массу чистого цинка:

$m(Zn) = m_{навески} \times \frac{\omega(Zn)}{100\%} = 24,8 \text{ г} \times 0,9820 = 24,3536 \text{ г}$

3. Вычислим количество вещества (моль) чистого цинка. Молярная масса цинка $M(Zn) \approx 65 \text{ г/моль}$.

$n(Zn) = \frac{m(Zn)}{M(Zn)} = \frac{24,3536 \text{ г}}{65 \text{ г/моль}} \approx 0,3747 \text{ моль}$

4. По уравнению реакции, из 1 моль цинка образуется 1 моль водорода. Следовательно, теоретически возможное количество вещества водорода ($n_{теор}$) равно количеству вещества цинка:

$n_{теор}(H_2) = n(Zn) \approx 0,3747 \text{ моль}$

5. Рассчитаем теоретический объем водорода ($V_{теор}$), который мог бы выделиться при 100%-м выходе. При нормальных условиях (н.у.) молярный объем газа $V_m = 22,4 \text{ дм}^3/\text{моль}$.

$V_{теор}(H_2) = n_{теор}(H_2) \times V_m = 0,3747 \text{ моль} \times 22,4 \text{ дм}^3/\text{моль} \approx 8,393 \text{ дм}^3$

6. Практический выход ($\eta$) процесса рассчитывается как отношение практически полученного объема продукта к теоретически возможному объему, выраженное в процентах.

$\eta = \frac{V_{практ}(H_2)}{V_{теор}(H_2)} \times 100\% = \frac{8,04 \text{ дм}^3}{8,393 \text{ дм}^3} \times 100\% \approx 95,79\% \approx 95,8\%$

Ответ: практический выход процесса получения водорода составляет 95,8%.