Какова масса цинка, содержащего 5% меди, требуемая для производства 20 литров водорода из раствора соляной кислоты?

Чтобы решить эту задачу, нам нужно выполнить несколько шагов.

1) Определите массовую долю меди в сплаве цинка. У нас есть информация, что содержание меди составляет 5%. Значит, массовая доля цинка будет 100% - 5% = 95%.

2) Определите молекулярную массу цинка. Молекулярная масса цинка (Zn) равна 65 г/моль.

3) Определите массу цинка, содержащегося в 20 литрах водорода. Поскольку мы знаем массовую долю цинка (95%) и молекулярную массу цинка (65 г/моль), мы можем рассчитать массу цинка следующим образом:

\[
\text{Масса цинка} = \text{массовая доля цинка} \times \text{молекулярная масса цинка} \times \text{количество вещества цинка}
\]

Чтобы рассчитать количество вещества цинка, нужно знать количество молей водорода:

\[
\text{Количество вещества цинка} = \frac{\text{Количество вещества водорода}}{\text{Молекулярное соотношение цинка и водорода в реакции}}
\]

4) Определите количество вещества водорода. У нас есть объем водорода (20 литров) и условие, что реакция происходит между цинком и соляной кислотой. Реакция соляной кислоты с цинком приводит к образованию водорода по следующему уравнению:

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

Из уравнения видно, что каждый моль цинка соответствует 1 молю водорода. Поэтому количество молей водорода, содержащихся в 20 литрах, можно рассчитать, зная, что объем газа можно связать с его количеством вещества через универсальную газовую постоянную R (R = 0.0821 л·атм/моль·К) по уравнению:

\[
n = \frac{PV}{RT}
\]

где P - давление газа (пусть будет атмосферное давление 1 атм), V - объем газа (у нас 20 литров), R - универсальная газовая постоянная, T - температура (для простоты будем считать, что она равна комнатной температуре 298 К).

5) Рассчитайте массу цинка, содержащегося в 20 литрах водорода, зная количество молей цинка и его молекулярную массу:

\[
\text{Масса цинка} = \text{Количество вещества цинка} \times \text{Молекулярная масса цинка}
\]

Таким образом, чтобы рассчитать массу цинка, содержащего 5% меди и требуемого для производства 20 литров водорода из раствора соляной кислоты, вам необходимо выполнить все эти шаги. Рассчитайте каждую величину по очереди и найдите итоговый ответ.