Дано:
- Объем раствора HCl = 100 мл = 0.1 л
- Концентрация раствора HCl = 10% (0.1 г HCl на 1 мл раствора)
- Масса цинка (Zn) = 3.25 г
- Температура (T) = 21 °C = 294 K
- Начальное давление (P0) = 101.3 кПа
Найти:
- Давление, установившееся в сосуде (P).
Решение:
1. Рассчитаем массу HCl в растворе:
Масса HCl = 0.1 л * 1000 мл/л * 0.1 г/мл = 10 г.
2. Найдем количество молей HCl:
Молярная масса HCl = 1 + 35.5 = 36.5 г/моль.
n(HCl) = 10 г / 36.5 г/моль ≈ 0.273 моль.
3. Реакция между Zn и HCl:
Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2
Из уравнения видно, что 1 моль Zn реагирует с 2 моль HCl, производя 1 моль H2.
4. Найдем количество молей Zn:
Молярная масса Zn = 65.38 г/моль.
n(Zn) = 3.25 г / 65.38 г/моль ≈ 0.0497 моль.
5. Определим, сколько HCl требуется для реакции с 3.25 г Zn:
Для 0.0497 моль Zn потребуется 0.0497 * 2 = 0.0994 моль HCl.
6. Сравним доступное количество HCl (0.273 моль) с необходимым (0.0994 моль). Поскольку HCl в избытке, реакция будет идти до полного расходования Zn.
7. После реакции образуется 0.0497 моль H2 согласно уравнению.
8. Используем закон Бойля-Мариотта для расчета давления H2 в сосуде:
P = (n * R * T) / V, где V = 1 л = 1 м³, R = 8.314 Дж/(моль·К).
9. Подставляем значения:
P(H2) = (0.0497 моль * 8.314 Дж/(моль·К) * 294 K) / 1 м³
P(H2) ≈ 121.1 Па.
10. Переведем это значение в кПа:
P(H2) ≈ 0.121 кПа.
11. Общее давление в сосуде:
P(total) = P0 + P(H2) = 101.3 кПа + 0.121 кПа ≈ 101.421 кПа.
Ответ:
Давление, установившееся в сосуде, составляет примерно 101.42 кПа.