Как найти объем выделившегося газа при реакции между 20 г сплава цинка с медью (с массовой долей меди 35%) и 70

Для решения данной задачи нам необходимо использовать знания из области химии. Перед тем, как мы начнем решение, давайте определимся с тем, что дано и что нам нужно найти.

У нас дано:
- Масса сплава цинка: 20 г
- Массовая доля меди в сплаве: 35%
- Масса раствора соляной кислоты: 70 г
- Концентрация раствора соляной кислоты: 30%
- Доля выхода продукта: 90%

Нам нужно найти:
- Объем выделившегося газа

Давайте посмотрим на реакцию между сплавом цинка и соляной кислотой. Реакция выглядит следующим образом:

\[\mathrm{Zn} + 2\mathrm{HCl} \rightarrow \mathrm{ZnCl}_2 + \mathrm{H}_2\]

Из уравнения реакции видно, что при реакции 1 моль цинка требуется 2 моля соляной кислоты, и при этом получается 1 моль хлорида цинка и 1 моль водорода.

Теперь давайте приступим к расчетам.

1. Рассчитаем количество меди в сплаве цинка:
Масса меди = Масса сплава цинка * Массовая доля меди
Масса меди = 20 г * 0.35 = 7 г

2. Рассчитаем количество цинка в сплаве:
Масса цинка = Масса сплава цинка - Масса меди
Масса цинка = 20 г - 7 г = 13 г

3. Рассчитаем количество соляной кислоты:
Количество соляной кислоты = Масса раствора соляной кислоты * Концентрация соляной кислоты
Количество соляной кислоты = 70 г * 0.30 = 21 г

4. Рассчитаем количество молей цинка и соляной кислоты:
Количество молей цинка = Масса цинка / Молярная масса цинка
Количество молей соляной кислоты = Масса соляной кислоты / Молярная масса соляной кислоты

Давайте найдем молярные массы цинка и соляной кислоты:
Молярная масса цинка (Zn) = 65.38 г/моль
Молярная масса соляной кислоты (HCl) = 36.46 г/моль

Теперь можем рассчитать количество молей:
Количество молей цинка = 13 г / 65.38 г/моль = 0.198 моль
Количество молей соляной кислоты = 21 г / 36.46 г/моль = 0.576 моль

5. Определим, какая из вещественных компонентов ограничивает реакцию. Для этого посмотрим на стехиометрические коэффициенты в уравнении реакции: 1 моль цинка требуется для 2 молей соляной кислоты. То есть, соотношение между количеством реагентов должно быть таким же, как и в уравнении реакции.

Сравним количество молей цинка и соляной кислоты, чтобы определить, какое из веществ ограничивает реакцию:
Отношение цинка к соляной кислоте = Количество молей цинка / Количество молей соляной кислоты = 0.198 моль / 0.576 моль ≈ 0.344

Поскольку отношение между цинком и соляной кислотой меньше, чем стехиометрическое соотношение 1:2, мы видим, что цинк является ограничивающим реагентом.

6. Рассчитаем количество молей хлорида цинка, образующегося при реакции:
Количество молей хлорида цинка = Количество молей цинка = 0.198 моль

7. Рассчитаем количество молей водорода, образующегося при реакции:
Количество молей водорода = Количество молей цинка = 0.198 моль

8. Рассчитаем объем выделившегося газа, с учетом доли выхода продукта:
Объем выделившегося газа = Количество молей водорода * Объем молярного газа * Доля выхода продукта

Объем молярного газа (Vм) равен примерно 22.4 л/моль.

Теперь мы можем рассчитать:
Объем выделившегося газа = 0.198 моль * 22.4 л/моль * 0.9 = 3.57 л

Итак, объем выделившегося газа при реакции составляет примерно 3.57 л.

Вот подробное объяснение и расчеты для решения данной задачи. Надеюсь, это помогло вам понять процесс решения задачи! Если у вас есть еще вопросы, пожалуйста, задавайте!