Номер 705, страница 127 - гдз по химии 9 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

705. В разбавленный водный раствор серной кислоты массой 500 г опустили цинк массой 65,0 г. При этом весь цинк растворился. Определите массу раствора к моменту окончания химической реакции и массовую долю сульфата цинка в образовавшемся растворе.

Дано:

$m_{р-ра(H_2SO_4)} = 500 \text{ г}$

$m_{(Zn)} = 65,0 \text{ г}$

$m_{р-ра(H_2SO_4)} = 0,5 \text{ кг}$

$m_{(Zn)} = 0,065 \text{ кг}$

Найти:

$m_{конечн. р-ра} - ?$

$\omega_{(ZnSO_4)} - ?$

Решение:

Запишем уравнение химической реакции взаимодействия цинка с разбавленной серной кислотой:

$Zn + H_2SO_4 \rightarrow ZnSO_4 + H_2 \uparrow$

В ходе реакции выделяется газообразный водород, который покидает раствор. Масса конечного раствора будет равна сумме масс исходного раствора кислоты и добавленного цинка за вычетом массы выделившегося водорода.

Для расчетов нам понадобятся молярные массы веществ. Для упрощения расчетов, учитывая предоставленные данные ($m_{(Zn)} = 65,0 \text{ г}$), примем молярную массу цинка равной 65 г/моль.

• Молярная масса цинка ($Zn$): $M(Zn) = 65 \text{ г/моль}$
• Молярная масса водорода ($H_2$): $M(H_2) = 2 \times 1 = 2 \text{ г/моль}$
• Молярная масса сульфата цинка ($ZnSO_4$): $M(ZnSO_4) = 65 + 32 + 4 \times 16 = 161 \text{ г/моль}$

Найдем количество вещества (моль) цинка, вступившего в реакцию:

$n(Zn) = \frac{m(Zn)}{M(Zn)} = \frac{65,0 \text{ г}}{65 \text{ г/моль}} = 1,0 \text{ моль}$

Согласно уравнению реакции, из 1 моль цинка образуется 1 моль сульфата цинка и 1 моль водорода. Следовательно:

$n(Zn) = n(ZnSO_4) = n(H_2) = 1,0 \text{ моль}$

Теперь найдем массы продуктов реакции:

Масса выделившегося водорода:

$m(H_2) = n(H_2) \times M(H_2) = 1,0 \text{ моль} \times 2 \text{ г/моль} = 2,0 \text{ г}$

Масса образовавшегося сульфата цинка:

$m(ZnSO_4) = n(ZnSO_4) \times M(ZnSO_4) = 1,0 \text{ моль} \times 161 \text{ г/моль} = 161 \text{ г}$

Теперь мы можем найти требуемые величины.

Масса раствора к моменту окончания химической реакции

Масса конечного раствора рассчитывается по формуле:

$m_{конечн. р-ра} = m_{р-ра(H_2SO_4)} + m(Zn) - m(H_2)$

$m_{конечн. р-ра} = 500 \text{ г} + 65,0 \text{ г} - 2,0 \text{ г} = 563 \text{ г}$

Ответ: 563 г.

Массовая доля сульфата цинка в образовавшемся растворе

Массовая доля вещества в растворе ($\omega$) — это отношение массы растворенного вещества к массе всего раствора.

$\omega(ZnSO_4) = \frac{m(ZnSO_4)}{m_{конечн. р-ра}}$

$\omega(ZnSO_4) = \frac{161 \text{ г}}{563 \text{ г}} \approx 0,286$

Для выражения в процентах, умножим результат на 100%:

$0,286 \times 100\% = 28,6\%$

Ответ: 28,6%.