Решение: Объём водорода при реакции
В $73\ \text{г}$ соляной кислоты с массовой долей $\mathrm{HCl}$ $5\%$ поместили избыток цинка. Вычислите объём выделившегося газа при н.у.
Запишите уравнение реакции и приведите все необходимые вычисления, указывая единицы измерения искомых физических величин.
Решение по шагам
5 шаговЗаписываем уравнение реакции взаимодействия цинка с соляной кислотой. Цинк взят в избытке, поэтому расчёт ведём по соляной кислоте.
$$\mathrm{Zn + 2HCl \rightarrow ZnCl_2 + H_2}$$Вычисляем массу хлороводорода в растворе:
$$m(\mathrm{HCl}) = m(\text{раствора}) \cdot \omega(\mathrm{HCl}) = 73\ \text{г} \cdot 0{,}05 = 3{,}65\ \text{г}$$Находим количество вещества соляной кислоты. Молярная масса $\mathrm{HCl}$ равна $36{,}5\ \text{г/моль}$:
$$n(\mathrm{HCl}) = \dfrac{m(\mathrm{HCl})}{M(\mathrm{HCl})} = \dfrac{3{,}65\ \text{г}}{36{,}5\ \text{г/моль}} = 0{,}1\ \text{моль}$$По уравнению реакции из двух моль $\mathrm{HCl}$ образуется один моль $\mathrm{H_2}$:
$$n(\mathrm{H_2}) = \dfrac{n(\mathrm{HCl})}{2} = \dfrac{0{,}1}{2} = 0{,}05\ \text{моль}$$При нормальных условиях молярный объём газа равен $22{,}4\ \text{л/моль}. Данный объём водорода равен:
$$V(\mathrm{H_2}) = n(\mathrm{H_2}) \cdot V_m = 0{,}05\ \text{моль} \cdot 22{,}4\ \text{л/моль} = 1{,}12\ \text{л}$$Объём выделившегося водорода равен $1{,}12\ \text{л}$.
Этот ответ получен в разборе, но не сверен с официальным ключом из банка — проверьте выкладки, прежде чем заучивать результат.
Где здесь ошибаются
Не учитывать массовую долю кислоты и принимать за массу $\mathrm{HCl}$ массу всего раствора.
Неверно использовать соотношение между $\mathrm{HCl}$ и $\mathrm{H_2}$: из двух моль $\mathrm{HCl}$ образуется один моль $\mathrm{H_2}$.
Использовать молярный объём газа не при нормальных условиях.