Каковы масса и объем водорода, образовавшегося в ходе реакции фосфорной кислоты с цинком, содержащим 10% примесей

Чтобы решить эту задачу, нам необходимо использовать химическое уравнение реакции фосфорной кислоты (H₃PO₄) с цинком (Zn). Химическое уравнение данной реакции выглядит следующим образом:

2 H₃PO₄ + 3 Zn → 3 Zn(H₂PO₄)₂ + 3 H₂↑

Из уравнения видно, что молекулярное соотношение фосфорной кислоты (H₃PO₄) к водороду (H₂) составляет 2:3.

По условию задачи нам известна масса цинка, содержащего 10% примесей, которая составляет 181 грамм. Для решения задачи, мы должны определить массу и объем водорода, который образуется при реакции.

1. Шаг: Определение массы чистого цинка
Масса чистого цинка можно найти, учитывая, что 10% составляют примеси. Масса примесей составляет 10% от общей массы. Тогда масса чистого цинка составляет 90% от общей массы:

Масса чистого цинка = 0,9 * 181 г = 162,9 г

2. Шаг: Определение молей чистого цинка
Для расчета молей чистого цинка нам необходимо знать его молярную массу, которая равна 65,38 г/моль. Тогда:

Моли чистого цинка = Масса чистого цинка / Молярная масса цинка
Моли чистого цинка = 162,9 г / 65,38 г/моль ≈ 2,49 моль

3. Шаг: Определение молей водорода
Исходя из химического уравнения, моль водорода составляет 3/2 моль фосфорной кислоты. Поскольку коэффициенты стехиометрии веществ в химическом уравнении указывают нам их молевое соотношение:

Моли водорода = (3/2) * Моли чистого цинка
Моли водорода = (3/2) * 2,49 моль ≈ 3,73 моль

4. Шаг: Определение массы водорода
Масса водорода будет равна произведению его молей и его молярной массы. Молярная масса водорода составляет 2 г/моль.

Масса водорода = Моли водорода * Молярная масса водорода
Масса водорода = 3,73 моль * 2 г/моль ≈ 7,46 г

5. Шаг: Определение объема образовавшегося водорода
Объем водорода можно определить с использованием уравнения состояния идеального газа (PV = nRT). Пусть предположим, что реакция происходит при нормальных условиях (температура 273,15 K и давление 1 атмосфера). Учитывая искомый объем водорода, мы можем перейти к расчету:

V водорода = (Моли водорода * R * T) / P
где R - универсальная газовая постоянная, равная 0,0821 л·атм/(моль·K), T - температура в Кельвинах, а P - давление в атмосферах.

Подставляя значения:

V водорода = (3,73 моль * 0,0821 л·атм/(моль·K) * 273,15 K) / 1 атм ≈ 83,34 л

Итак, масса образовавшегося водорода составляет около 7,46 г, а объем - около 83,34 л.