При растворении 10 г технического цинка в избытке разбавленной соляной кислоты выделилось 3,1 л (н. у.) водорода. Определите массовую долю примесей в этом образце цинка.

Для определения массовой доли примесей в техническом цинке, сначала найдем, какая масса цинка реально прореагировала с соляной кислотой, выделив 3,1 л водорода (н. у.).

Реакция между цинком и соляной кислотой протекает по уравнению:

$\text{Zn} + 2\text{HCl} \rightarrow \text{ZnCl}_2 + \text{H}_2$

Из этого уравнения реакции видно, что 1 моль цинка выделяет 1 моль водорода. Известно, что 1 моль газа при нормальных условиях (н. у.) занимает объем 22,4 л. Следовательно, объем водорода 3,1 л соответствует:

$n = \frac{V}{V_m} = \frac{3,1\ \text{л}}{22,4\ \text{л/моль}}$

где $n$ – количество молей водорода, $V$ – объем водорода, $V_m$ – молярный объем газа при н. у.

Найдем количество молей водорода:

$n = \frac{3,1}{22,4}$

Теперь найдем массу цинка, которая прореагировала, используя молярную массу цинка (65,38 г/моль):

$m_{\text{Zn реаг.}} = n \times M_{\text{Zn}}$

$m_{\text{Zn реаг.}} = \frac{3,1}{22,4} \times 65,38$

Полученная масса будет массой чистого цинка, который прореагировал. Зная исходную массу технического цинка (10 г), можем найти массу примесей как разность между исходной массой и массой реагировавшего цинка.

Массовая доля примесей ($w_{\text{примеси}}$) рассчитывается по формуле:

$w_{\text{примеси}} = \frac{m_{\text{исх}} - m_{\text{Zn реаг.}}}{m_{\text{исх}}} \times 100\%$

где $m_{\text{исх}}$ – исходная масса технического цинка.

Выполним расчеты:

Масса реагировавшего цинка составила примерно 9,05 г. Следовательно, масса примесей в исходном техническом цинке составляет около 0,95 г. Таким образом, массовая доля примесей в образце цинка составляет приблизительно 9,52%.

Это означает, что в данном образце технического цинка примерно 9,52% массы приходится на примеси, а оставшиеся 90,48% - на чистый цинк. ​​