Номер 688, страница 125 - гдз по химии 9 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

688. Нагретые цинковые стружки массой 4,48 г кратковременно поместили в атмосферу кислорода. При этом часть металла превратилась в оксид. При обработке полученного твёрдого продукта избытком водного раствора серной кислоты выделился газ объёмом (н. у.) $896 \text{ см}^3$. Рассчитайте массу металла, вступившего в реакцию с кислородом.

Дано:

$m_{общ}(Zn) = 4,48 \text{ г}$

$V(H_2) = 896 \text{ см}^3$ (н. у.)

$m_{общ}(Zn) = 4,48 \cdot 10^{-3} \text{ кг}$

$V(H_2) = 896 \cdot 10^{-6} \text{ м}^3 = 0,896 \text{ л}$

Найти:

$m_{прореаг}(Zn)$ - массу цинка, вступившего в реакцию с кислородом.

Решение:

При нагревании цинковых стружек в атмосфере кислорода часть цинка окисляется, образуя оксид цинка:

$2Zn + O_2 \rightarrow 2ZnO$

Полученный твёрдый продукт представляет собой смесь непрореагировавшего металлического цинка ($Zn_{ост}$) и оксида цинка ($ZnO$).

При обработке этой смеси избытком раствора серной кислоты происходят две реакции:

1) Реакция непрореагировавшего цинка с кислотой с выделением водорода:

$Zn_{ост} + H_2SO_4 \rightarrow ZnSO_4 + H_2 \uparrow$

2) Реакция оксида цинка с кислотой (без выделения газа):

$ZnO + H_2SO_4 \rightarrow ZnSO_4 + H_2O$

Весь выделившийся газ – это водород, который образовался в реакции (1). Это позволяет нам найти массу цинка, который не вступил в реакцию с кислородом.

1. Рассчитаем количество вещества (число моль) выделившегося водорода. При нормальных условиях (н. у.) молярный объём газа $V_m$ составляет 22,4 л/моль.

$n(H_2) = \frac{V(H_2)}{V_m} = \frac{0,896 \text{ л}}{22,4 \text{ л/моль}} = 0,04 \text{ моль}$

2. По уравнению реакции (1) видно, что количество вещества цинка, вступившего в реакцию с кислотой, равно количеству вещества выделившегося водорода:

$n(Zn_{ост}) = n(H_2) = 0,04 \text{ моль}$

3. Рассчитаем массу непрореагировавшего цинка. Молярная масса цинка $M(Zn) \approx 65 \text{ г/моль}$.

$m(Zn_{ост}) = n(Zn_{ост}) \cdot M(Zn) = 0,04 \text{ моль} \cdot 65 \text{ г/моль} = 2,6 \text{ г}$

4. Теперь найдём массу цинка, которая прореагировала с кислородом. Для этого вычтем массу оставшегося цинка из его исходной общей массы.

$m_{прореаг}(Zn) = m_{общ}(Zn) - m(Zn_{ост}) = 4,48 \text{ г} - 2,6 \text{ г} = 1,88 \text{ г}$

Ответ: масса металла, вступившего в реакцию с кислородом, равна 1,88 г.