Дано:
Масса цинка (m(Zn)) = 5,0 г
Массовая доля серной кислоты (w(H2SO4)) = 15,0 % = 0,15
Плотность раствора (d) = 1,10 г/см³
Найти:
Объем раствора, необходимый для полного растворения цинка.
Решение:
1. Рассмотрим реакцию между цинком и серной кислотой:
Zn + H2SO4 -> ZnSO4 + H2
2. Определим количество вещества цинка:
Молярная масса цинка (M(Zn)) = 65,38 г/моль
Количество вещества цинка (n(Zn)) = m(Zn) / M(Zn) = 5,0 г / 65,38 г/моль ≈ 0,0766 моль
3. Согласно уравнению реакции, на 1 моль цинка необходимо 1 моль серной кислоты. Значит, для полной реакции потребуется 0,0766 моль H2SO4.
4. Определяем массу серной кислоты, необходимую для реакции:
Молярная масса серной кислоты (M(H2SO4)) = 98,08 г/моль
Масса H2SO4 (m(H2SO4)) = n(H2SO4) * M(H2SO4) = 0,0766 моль * 98,08 г/моль ≈ 7,51 г
5. Определяем массу раствора, необходимого для получения указанной массы серной кислоты:
Согласно массовой доле, можно записать:
w(H2SO4) = m(H2SO4) / m(раствора)
Отсюда:
m(раствора) = m(H2SO4) / w(H2SO4) = 7,51 г / 0,15 ≈ 50,07 г
6. Теперь определим объем раствора, используя его плотность:
Объем (V) = m(раствора) / d = 50,07 г / 1,10 г/см³ ≈ 45,52 см³
Ответ:
Объем раствора с массовой долей серной кислоты 15,0 % составляет примерно 45,52 см³.