На чаши весов поместили стаканы с растворами, в которых содержатся одинаковые химические количества хлороводорода. Весы уравновесили. Затем в первый стакан опустили железо массой 2,40 г, а во второй — цинк массой 2,40 г. Оба металла полностью растворились. Какой стакан перевесил после окончания реакции? Ответ подтвердите расчётами. На сколько масса одного стакана оказалась больше массы другого после окончания химических реакций?
от

1 Ответ

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.
от