2. Вычислите объем газа, выделившегося при взаимодействии цинковой пластинки с 250 г раствора соляной кислоты, содержащего 15% действующего вещества.

Решение:

Запишем уравнение реакции взаимодействия цинка с соляной кислотой:

\( Zn + 2HCl \rightarrow ZnCl_2 + H_2 \uparrow \)

Из уравнения видно, что 1 моль цинка реагирует с 2 молями соляной кислоты, образуя 1 моль водорода.

Рассчитаем массу соляной кислоты в растворе:

\( m(HCl) = m(\text{раствора}) \times \text{массовая доля HCl} = 250 \text{ г} \times 0,15 = 37,5 \text{ г} \)

Рассчитаем молярную массу HCl:

\( M(HCl) = 1,008 + 35,45 = 36,458 \text{ г/моль} \approx 36,5 \text{ г/моль} \)

Рассчитаем количество вещества HCl:

\( n(HCl) = \frac{m(HCl)}{M(HCl)} = \frac{37,5 \text{ г}}{36,5 \text{ г/моль}} \approx 1,027 \text{ моль} \)

Поскольку цинк (Zn) обычно в избытке или реагирует полностью, а HCl является лимитирующим реагентом, рассчитаем объём выделившегося водорода, исходя из количества HCl:

Из стехиометрии реакции \( 2 \text{ моль } HCl \rightarrow 1 \text{ моль } H_2 \).

Количество вещества водорода:

\( n(H_2) = \frac{n(HCl)}{2} = \frac{1,027 \text{ моль}}{2} \approx 0,5135 \text{ моль} \)

При нормальных условиях (н.у.) объём 1 моля любого газа равен 22,4 л. Рассчитаем объём водорода:

\( V(H_2) = n(H_2) \times V_m \), где \( V_m \) — молярный объём газов при н.у. (22,4 л/моль).

\( V(H_2) = 0,5135 \text{ моль} \times 22,4 \text{ л/моль} \approx 11,5 \text{ л} \)

Ответ: Объем выделившегося газа составит примерно 11,5 л.