Дано:
- Масса смеси (цинк + оксид цинка) = 1.6 г
- Объем выделившегося водорода (H2) = 448 мл = 0.448 л (при нормальных условиях, n( H2) = V / 22.4)
Найти:
- Долю оксида цинка в смеси.
Решение:
1. Рассчитаем количество молей водорода, выделившегося в реакции.
n(H2) = V / 22.4 = 0.448 л / 22.4 л/моль = 0.02 моль.
2. В реакциях:
- Цинк с серной кислотой:
Zn + H2SO4 → ZnSO4 + H2
- Оксид цинка с серной кислотой:
ZnO + H2SO4 → ZnSO4 + H2O
В обеих реакциях на 1 моль Zn и 1 моль ZnO выделяется 1 моль H2.
3. Обозначим:
- x — масса цинка в смеси (г).
- y — масса оксида цинка в смеси (г).
Тогда:
x + y = 1.6 (1)
4. Количество молей:
- n(Zn) = x / 65.38 (молярная масса Zn)
- n(ZnO) = y / 81.38 (молярная масса ZnO)
5. По уравнению реакции имеем:
n(H2) = n(Zn) + n(ZnO)
Подставим:
0.02 = x / 65.38 + y / 81.38 (2)
6. Теперь из уравнения (1) выразим y:
y = 1.6 - x (3)
7. Подставим (3) в (2):
0.02 = x / 65.38 + (1.6 - x) / 81.38
8. Умножим все на 65.38 * 81.38 для удобства:
0.02 * 65.38 * 81.38 = 81.38*x + 65.38*(1.6 - x)
9. Упростим уравнение:
0.02 * 5331.56 = 81.38*x + 104.608 - 65.38*x
106.6312 = 16*m*x + 104.608
10. Переносим все к одной стороне:
106.6312 - 104.608 = 16.0 * x
2.0232 = 16 * x
x = 2.0232 / 16 = 0.1264 г (масса Zn)
11. Используя (3) находим массу оксида цинка:
y = 1.6 - 0.1264 = 1.4736 г.
12. Рассчитаем долю оксида цинка в смеси:
w(ZnO) = y / (x + y) = 1.4736 / 1.6 ≈ 0.921.
Ответ:
Доля оксида цинка в смеси составляет примерно 92.1%.