Какова массовая доля цинка в сплаве, если вещество массой 5,00 г помещено в раствор соляной кислоты и при этом

Для решения этой задачи, нам понадобится использовать знания из химии и стехиометрии.

Когда цинк реагирует с соляной кислотой, происходит реакция образования гидрогена:

\[Zn_{(s)} + 2HCl_{(aq)} \rightarrow ZnCl_{2(aq)} + H_{2(g)}\]

Из уравнения реакции видно, что 1 моль цинка соответствует образованию 1 моля водорода. То есть, в идеальном случае, 1 грамм цинка должен образовывать 1 грамм водорода.

Масса вещества цинка, который использован, составляет 5,00 г.

Зная массу вещества, можно рассчитать количество вещества цинка с использованием его молярной массы. Молярная масса цинка равна 65,38 г/моль.

Количество вещества цинка можно найти, используя формулу:

\[n = \frac{m}{M}\]

где n - количество вещества (в молях), m - масса вещества (в граммах), M - молярная масса вещества (в г/моль).

Подставив значения, получаем:

\[n = \frac{5,00 \, г}{65,38 \, г/моль} \approx 0,076 \, моль\]

Таким образом, количество вещества цинка составляет примерно 0,076 моль.

Зная, что 1 моль цинка соответствует образованию 1 моль водорода и 1 моль водорода занимает 22,4 литра объема при нормальных условиях, можно вычислить объем водорода, который образуется при данной реакции.

Объем водорода, образовавшегося при реакции, составляет 0,70 л.

Теперь мы можем рассчитать количество вещества водорода по той же формуле:

\[n = \frac{V}{V_m}\]

где n - количество вещества (в молях), V - объем вещества (в литрах), V_m - молярный объем вещества (при нормальных условиях, V_m = 22,4 л/моль).

Подставив значения, получаем:

\[n = \frac{0,70 \, л}{22,4 \, л/моль} \approx 0,031 \, моль\]

Теперь у нас есть количество вещества цинка (0,076 моль) и количество вещества водорода (0,031 моль), образовавшихся при реакции.

Согласно уравнению реакции, мольное соотношение между цинком и водородом равно 1:2. Это означает, что каждая моль цинка реагирует с двумя молями водорода.

Таким образом, количество вещества цинка в данной реакции в 2 раза больше, чем количество вещества водорода.

Массовая доля цинка (mass fraction) в сплаве можно вычислить с использованием формулы:

\[mass \, fraction = \frac{m_{Zn}}{m_{total}}\]

где m_{Zn} - масса цинка, m_{total} - общая масса сплава.

Масса цинка примерно равна массе использованного вещества цинка, то есть 5,00 г.

Общая масса сплава состоит из массы цинка и массы водорода. Масса водорода можно рассчитать, зная его количество вещества и молярную массу (молярная масса водорода равна 2,02 г/моль).

Масса водорода можно найти, используя формулу:

\[m = n \times M\]

где m - масса вещества (в граммах), n - количество вещества (в молях), M - молярная масса вещества (в г/моль).

Подставив значения, получаем:

\[m_{H_2} = 0,031 \, моль \times 2,02 \, г/моль \approx 0,063 \, г\]

Общая масса сплава составляет сумму массы цинка и массы водорода:

\[m_{total} = m_{Zn} + m_{H_2} = 5,00 \, г + 0,063 \, г \approx 5,063 \, г\]

Теперь мы можем вычислить массовую долю цинка:

\[mass \, fraction = \frac{m_{Zn}}{m_{total}} = \frac{5,00 \, г}{5,063 \, г} \approx 0,987 \, (или 98,7\%)\]

Таким образом, массовая доля цинка в сплаве составляет примерно 98,7\%.