Нужно полное решение задачи:

При растворении 7 грамм технического цинка в избытке разбавленной соляной кислоты выделилось 3,1 литра (н.у.) водорода. Определите массовую долю примесей в этом образце цинка.

Объяснение:

При растворении 7 грамм технического цинка в избытке разбавленной соляной кислоты выделилось 3,1 литра (н.у.) водорода. Определите массовую долю примесей в этом образце цинка.

Масса  технического  цинка известна  7 г. Объем  водорода  3,1 л

                                                      3,1 л

        Zn   +   2HCl   =   ZnCl2   +  H2↑

      0,138                                       0,138  

Найдем  количество  вещества   водорода  n(H2) = 3,1л : 22,4 л/моль =

0,138  моль.   Таким  образом   и  цинка  вступило  в реакцию 0,138 моль.

Найдем  массу  цинка:  m(Zn) =  65  г/моль  × 0,138 моль = 9,00 г

Получается   рассчитанная  по  объему  водорода  навеска  не меньше   исходной,  а  больше.

Такое  возможно  в  том  случае металл,  входящий  в состав  примесей,  легче, чем  цинк, но достаточно  активный,  чтобы  реагировать  с  соляной  кислотой  с  выделением  водорода.

Таких  металла  два  -  магний  и  алюминий

 Наиболее  вероятно  что  в  состав  сплава   входит  алюминий,  тем более,  что  такие  сплавы  реально  существуют.

Запишем  взаимодействие  алюминия  с раствором  соляной  кислоты:    

                  2Al  +   6HCl    =   2AlCl3   +   3H2↑

Сравним  два  уравнения

                   Zn   +   2HCl   =   ZnCl2   +  H2↑

    Из  1 моль  Zn   при  действии  кислоты  образуется 1 моль H2

    Из  2 моль   Al    при  действии  кислоты  образуется 3 моль H2

   Но  нам  будет  удобнее    приравнять  все  к одному  молю  металла,   поэтому   запишем:  

 Из 1  моль Al    при  действии  кислоты  образуется 1,5  моль H2

 Примем  молярную   массу  цинка  65, г/моль,  а  молярную  массу  алюминия  27 г/моль.

 Примем  количество  цинка  в сплаве   за х   а  количество  алюминия  в  сплаве  за  у

  Теперь   получаем  систему  из  двух  уравнений

    65  х    +   27у =  7    

           х    +   1,5 у  =   0,138  

Решаем  эту  систему  уравнений  относительно  х   и  у;  получаем:

   х = 0,096  моль    у  =  0,028 моль

Находим  массу   цинка  и  алюминия   в составе  сплава:

m(Zn)  = 65 г/моль  × 0,096 = 6,24  г                          

m(Al)=  27 г/моль × 0,028   моль = 0,76 г

ω(Zn)  =  6,24 г : 7,0 г = 0,8914 = 89,14%

ω(Al)  =  0,76 г :  7,0 г=  01086  = 10,86%