Дано (в СИ):
Масса железа (m(Fe)) = 2,40 г
Масса цинка (m(Zn)) = 2,40 г
Найти:
Какой стакан перевесил после окончания реакции и на сколько масса одного стакана оказалась больше массы другого.
Решение:
1. Определим количество вещества железа и цинка.
Молярная масса железа (M(Fe)) ≈ 55,85 г/моль
Молярная масса цинка (M(Zn)) ≈ 65,38 г/моль
n(Fe) = m(Fe) / M(Fe)
n(Fe) = 2,40 г / 55,85 г/моль ≈ 0,0429 моль
n(Zn) = m(Zn) / M(Zn)
n(Zn) = 2,40 г / 65,38 г/моль ≈ 0,0367 моль
2. Запишем уравнения реакций для обоих металлов с хлороводородом:
Для железа:
Fe + 2HCl → FeCl2 + H2↑
Для цинка:
Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2↑
3. По уравнению видно, что на 1 моль железа выделяется 1 моль водорода, а на 1 моль цинка также выделяется 1 моль водорода. Таким образом, количество выделяющегося водорода будет равно количеству реагентов.
4. Рассчитаем массу полученных продуктов реакции:
- Для железа:
Молярная масса FeCl2 ≈ 55,85 + 2 * 35,45 ≈ 126,75 г/моль
Масса образовавшегося FeCl2:
Количество вещества Fe = n(Fe) = 0,0429 моль
m(FeCl2) = n(Fe) * M(FeCl2) = 0,0429 моль * 126,75 г/моль ≈ 5,44 г
- Для цинка:
Молярная масса ZnCl2 ≈ 65,38 + 2 * 35,45 ≈ 136,28 г/моль
Масса образовавшегося ZnCl2:
Количество вещества Zn = n(Zn) = 0,0367 моль
m(ZnCl2) = n(Zn) * M(ZnCl2) = 0,0367 моль * 136,28 г/моль ≈ 4,99 г
5. Теперь определим массе каждого стакана после завершения реакций. Предположим, что изначально оба стакана имели одинаковую массу раствора. После реакции в первом стакане:
Масса = начальная масса раствора + масса образовавшегося FeCl2
Масса первого стакана = масса раствора + 5,44 г
Во втором стакане:
Масса = начальная масса раствора + масса образовавшегося ZnCl2
Масса второго стакана = масса раствора + 4,99 г
6. Разница в массе между стаканами:
Разница = (масса первого стакана) - (масса второго стакана)
Разница = (масса раствора + 5,44 г) - (масса раствора + 4,99 г)
Разница = 5,44 г - 4,99 г = 0,45 г
Ответ:
После окончания реакции стакан с железом перевесил стакан с цинком на 0,45 г.