дано:
масса раствора серной кислоты (m(H2SO4)) = 500 г
масса цинка (m(Zn)) = 65,0 г
найти:
массу раствора к моменту окончания реакции и массовую долю сульфата цинка в образовавшемся растворе
решение:
Сначала запишем уравнение реакции между цинком и серной кислотой:
Zn + H2SO4 → ZnSO4 + H2↑
Из уравнения видно, что 1 моль цинка реагирует с 1 моль серной кислоты и образует 1 моль сульфата цинка.
Теперь найдем количество вещества цинка:
M(Zn) = 65,38 г/моль
n(Zn) = m(Zn) / M(Zn)
n(Zn) = 65,0 g / 65,38 g/mol ≈ 0,994 моль
Так как реакция идет в соотношении 1:1, следовательно, для полного растворения цинка потребуется 0,994 моль серной кислоты.
Теперь найдем массу серной кислоты. Для этого нужно знать молярную массу серной кислоты:
M(H2SO4) = 2 * 1 + 32 + 4 * 16 = 98 г/моль
Количество моль серной кислоты в растворе можно найти по массе раствора, но из условия задачи у нас нет начальной концентрации кислоты. Предположим, что применяемое количество серной кислоты достаточно для реакции:
Для определения массы образовавшегося сульфата цинка:
M(ZnSO4) = M(Zn) + M(SO4)
M(SO4) = 32 + 4 * 16 = 96 г/моль
M(ZnSO4) = 65,38 + 96 = 161,38 г/моль
Масса сульфата цинка (m(ZnSO4)):
m(ZnSO4) = n(Zn) * M(ZnSO4)
m(ZnSO4) = 0,994 моль * 161,38 г/моль ≈ 160,0 г
Теперь определим массу образовавшегося раствора:
m(раствора) = m(H2SO4) + m(Zn) + m(ZnSO4)
m(раствора) = 500 г + 65 г + 160 г = 725 г
Теперь найдем массовую долю сульфата цинка в образовавшемся растворе:
w(ZnSO4) = m(ZnSO4) / m(раствора) * 100%
w(ZnSO4) = 160,0 g / 725 g * 100% ≈ 22,07 %
ответ:
Масса раствора к моменту окончания химической реакции составляет 725 г, а массовая доля сульфата цинка в образовавшемся растворе равна примерно 22,07 %.