Задание №22 — Расчёты

Решение.

1. Запишем уравнение химической реакции между цинком и раствором серной кислоты. Поскольку цинк стоит в электрохимическом ряду напряжений металлов до водорода, он вытесняет водород из разбавленной серной кислоты:
$Zn + H_{2}SO_{4} \rightarrow ZnSO_{4} + H_{2}\uparrow$

2. Рассчитаем массу чистой серной кислоты в исходном растворе. Для этого массу раствора умножим на массовую долю кислоты (переведённую из процентов в десятичную дробь):
$m(H_{2}SO_{4}) = m(р-ра) \cdot \omega = 98 \text{ г} \cdot 0,04 = 3,92 \text{ г}$

3. Найдём количество вещества (число моль) серной кислоты. Для этого массу кислоты разделим на её молярную массу. Молярная масса $M(H_{2}SO_{4}) = 1 \cdot 2 + 32 + 16 \cdot 4 = 98 \text{ г/моль}$:
$n(H_{2}SO_{4}) = \frac{m(H_{2}SO_{4})}{M(H_{2}SO_{4})} = \frac{3,92 \text{ г}}{98 \text{ г/моль}} = 0,04 \text{ моль}$

4. Определим количество вещества выделившегося газа (водорода). Согласно уравнению реакции, коэффициенты перед серной кислотой и водородом одинаковы (1:1). Это значит, что количество моль выделившегося водорода равно количеству моль вступившей в реакцию кислоты:
$n(H_{2}) = n(H_{2}SO_{4}) = 0,04 \text{ моль}$

5. Вычислим объём водорода при нормальных условиях (н.у.). Для этого количество вещества умножим на молярный объём газа ($V_{m} = 22,4 \text{ л/моль}$):
$V(H_{2}) = n(H_{2}) \cdot V_{m} = 0,04 \text{ моль} \cdot 22,4 \text{ л/моль} = 0,896 \text{ л}$

Ответ: 0,896 л

Источник: ФИПИ