Какой объем водорода выделился при реакции цинка с хлороводородной кислотой, достаточный для полного гидрирования 2,24

Для решения этой задачи, нам необходимо следовать нескольким шагам.

Шаг 1: Найдем количество вещества этилена, используя его объем и уравнение состояния идеального газа \(PV = nRT\). Значение газовой постоянной \(R\) равно 0,0821 атм*л/(моль*К), где \(P\) - давление в атмосферах, \(V\) - объем в литрах, \(n\) - количество вещества в молях и \(T\) - температура в кельвинах.

Переведем объем этилена из литров в моль, используя уравнение \(n = \frac{V}{V_m}\), где \(V\) - объем этилена и \(V_m\) - молярный объем при стандартных условиях, равный 22,4 л/моль.

\[n = \frac{2,24}{22,4} = 0,1 \, \text{моль}\]

Шаг 2: Рассмотрим уравнение реакции между цинком и хлороводородной кислотой:

\[Zn + 2HCl \to ZnCl_2 + H_2\]

Из уравнения видно, что при реакции образуется водород, в мольном соотношении 1:1 с цинком. То есть, для каждого моля цинка, образуется 1 моль водорода.

Шаг 3: Теперь рассмотрим количество вещества цинка, используя количество вещества этилена, согласно стехиометрии реакции. В соответствии с уравнением реакции, моль цинка равна моль этилена:

\[n_{\text{цинк}} = 0,1 \, \text{моль}\]

Шаг 4: Найдем массу цинка, используя его количество вещества и молярную массу цинка. Молярная масса цинка составляет около 65,38 г/моль.

\[m_{\text{цинк}} = n_{\text{цинк}} \cdot M_{\text{цинк}} = 0,1 \cdot 65,38 = 6,538 \, \text{г}\]

Таким образом, масса использованного цинка составляет 6,538 г.

Шаг 5: Найдем объем водорода, образовавшегося в результате реакции цинка с хлороводородной кислотой.

Учитывая, что 1 моль цинка полностью реагирует с 1 молью водорода, находим количество вещества водорода:

\[n_{\text{водород}} = n_{\text{цинк}} = 0,1 \, \text{моль}\]

Теперь, используя уравнение \(n = \frac{V}{V_{m, \text{водород}}}\), где \(V_{m, \text{водород}}\) - молярный объем водорода при стандартных условиях равный 22,4 л/моль, найдем объем водорода:

\[V = n_{\text{водород}} \cdot V_{m, \text{водород}} = 0,1 \cdot 22,4 = 2,24 \, \text{л}\]

Таким образом, объем образовавшегося водорода составляет 2,24 л.

Итак, в реакции цинка с хлороводородной кислотой было использовано 6,538 г цинка, и образовалось 2,24 л водорода.