Question

Газ, выделившийся при действии 3,0 г цинка на 18,69 мл 14,6%-ной соляной кислоты (р= 1,07 г/см3), пропущен при нагревании над 4,0 г оксида меди (II). Рассчитайте, каким минимальным объемом 19,6%-ной серной кислоты (r= 1,14 г/см3) надо обработать полученную смесь, чтобы выделить из нее металлическую медь.

Answer 1

Дано:
Масса цинка (Zn) = 3,0 г
Объем соляной кислоты (HCl) = 18,69 мл
Концентрация HCl = 14,6%
Плотность HCl = 1,07 г/см³
Масса оксида меди (II) (CuO) = 4,0 г
Концентрация серной кислоты (H2SO4) = 19,6%
Плотность H2SO4 = 1,14 г/см³

Найти:
Минимальный объем 19,6%-ной серной кислоты.

Решение с расчетом:

1. Рассчитаем количество выделившегося водорода при реакции цинка с соляной кислотой.
   Начнем с уравнения реакции:
   Zn + 2HCl -> ZnCl2 + H2
   Молярная масса цинка = 65,38 г/моль
   Молярная масса водорода = 2,02 г/моль
   Применим закон Дальтона:
   n(H2) = (V*ρ)/(22400)
   Где V - объем водорода (в литрах), ρ - плотность (в г/см³)
   n(H2) = (18,69*1,07)/(22400) = 0,089 моль

2. Рассчитаем массу меди (Cu), которая будет обработана серной кислотой.
   Рассмотрим реакцию:
   CuO + H2SO4 -> CuSO4 + H2O
   Молярная масса CuO = 79,55 г/моль
   Молярная масса Cu = 63,55 г/моль
   Поскольку масса CuO равна 4,0 г, моля CuO = 4,0/79,55 = 0,050 моль
   Согласно уравнению реакции, каждый моль CuO требует 1 моль H2SO4, таким образом, для реакции потребуется 0,050 моль H2SO4.

3. Рассчитаем минимальный объем 19,6%-ной H2SO4, необходимый для реакции.
   V(H2SO4) = (n(H2SO4)*M)/(c*ρ)
   Где n(H2SO4) - количество молей H2SO4, M - молярная масса H2SO4, c - концентрация H2SO4 в долях, ρ - плотность H2SO4
   n(H2SO4) = 0,050 моль
   M(H2SO4) = 98,08 г/моль
   c = 0,196
   ρ = 1,14 г/см³
   V(H2SO4) = (0,050*98,08)/(0,196*1,14) = 2,15 мл

Ответ:
Минимальный объем 19,6%-ной серной кислоты, необходимый для обработки полученной смеси, составляет 2,15 мл.