Bei der Herstellung von Lösungen ist eine der wichtigsten Eigenschaften ihre Konzentration. Eine Lösung von 10% Salzsäure ist eine Lösung, die 10 g Salzsäure pro 100 g Lösung enthält. Aber woher weiß man, wie viele Gramm Zink sich in einer solchen Lösung auflösen wird?
Um dieses Problem zu lösen, können Sie das Wissen über die chemischen Eigenschaften von Substanzen nutzen. Zink reagiert mit Salzsäure, bildet Zinkchlorid und setzt Wasserstoff frei. Die Reaktion zwischen Zink und Salzsäure kann wie folgt geschrieben werden:
Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2
Die Koeffizienten vor den Formeln der Substanzen in der Reaktion zeigen an, in welchen Proportionen sie interagieren. Gemäß der Reaktionsgleichung entfallen auf 1 Mol Zink 2 Mol Salzsäure. Und da die Molmasse von Zink etwa 65 g / Mol beträgt, müssen wir wissen, wie viele Molen Salzsäure in der Lösung enthalten sind, um die Masse des gelösten Zinks zu bestimmen.
Ziel der Studie
Rohdaten
In dieser Aufgabe ist es uns gegeben:
Masse der Salzsäurelösung: 220 g
Salzsäurekonzentration: 10%
Es ist notwendig, die Menge an Gramm Zink zu finden, die sich in dieser Lösung auflösen wird.
Die Methodik der Forschung
Um die Anzahl der Gramm Zink zu bestimmen, die sich in 220 g 10% Salzsäure auflösen, muss eine Löslichkeitstechnik angewendet werden.
Um dies zu tun, müssen Sie zuerst die Menge an Lösungsmittel (Salzsäure) in Gramm berechnen. Da die Lösung eine Konzentration von 10% aufweist, bedeutet dies, dass in 100 g Lösung 10 g Salzsäure enthalten ist. Durch die Anwendung des Anteils kann berechnet werden, dass 220 g Lösung enthalten sein wird:
(220 g Lösung / 100 g) * 10 g salzsäure = 22 g salzsäure.
Als nächstes ist es notwendig, eine chemische Reaktion zu erstellen und durchzuführen, die die Auflösung von Zink in Salzsäure beschreibt:
Zn(s) + 2HCl(aq) → ZnCl2(aq) + H2(g)
Aus der Reaktionsgleichung geht hervor, dass 2 Mol Salzsäure benötigt wird, um 1 Mol Zink aufzulösen. Durch die Verwendung von Molanteilen können Sie die Anzahl der Molen von Salzsäure berechnen, die zum Auflösen von Zink benötigt wird:
Molanteile: (2 Mol HCl / 1 Mol Zn) * (22 g HCl / 36,5 g Mol -1 ) = 0,60 Mol HCl.
Anhand der Löslichkeitsdaten von Zink in Salzsäure kann dann die Anzahl der Gramm Zink berechnet werden, die sich in einem bestimmten System aufgelöst haben. Nach den ursprünglichen Daten ist bekannt, dass sich 390 g Zink in 100 g Salzsäure auflöst. Durch Anwenden eines Anteils können Sie die Anzahl der Gramm Zink berechnen:
(0.60 mol HCl / 100 g HCl) * 390 g Zn = 2.34g Zn.
Also, unter Berücksichtigung aller Berechnungen beträgt die Menge an Gramm Zink, die sich in 220 g 10% Salzsäure aufgelöst haben, ungefähr 2.34 g.
Berechnung der Zinkmenge
Um die Menge an Zink zu berechnen, das sich in 220 g 10% Salzsäure gelöst hat, muss das Verhältnis zwischen dem Gewicht des löslichen Stoffes und seinem Lösungsmittel verwendet werden:
| Substanz | Gewicht, g |
|---|---|
| Zink | - |
| Salzsäure | 220 g |
10% Salzsäure bedeutet, dass 100 g Lösung 10 g Salzsäure enthält. Daher enthält 220 g 10% Salzsäure in 220 g:
Gewicht von Salzsäure = (220 g × 10 g) / 100 g = 22 g
Es werden 2 g Salzsäure benötigt, um 1 g Zink aufzulösen. Berechnen Sie die erforderliche Menge an Salzsäure, um das gesamte Zink aufzulösen:
Benötigte Salzsäure-Masse = (Zinkmasse × 2 g) / 1 g = 2 × Zinkmasse
2 × Zinkgewicht = 22 g
Zinkgewicht = 22 g / 2 = 11 g
Somit lösen sich 11 g Zink in 220 g 10% Salzsäure auf.
Berechnung der Salzsäuremenge
Um die Menge an Salzsäure zu berechnen, müssen Sie die Konzentration und das Gewicht der Lösung kennen.
In diesem Fall ist die Masse einer Salzsäurelösung bekannt, die 220 g beträgt. Außerdem ist eine Konzentration dieser Lösung bekannt, die 10% beträgt.
Um die Menge an Salzsäure zu berechnen, müssen Sie eine Formel verwenden:
Menge an Salzsäure = Masse der Lösung * Konzentration der Lösung.
Ersetzen wir die bekannten Werte in die Formel:
Menge an Salzsäure = 220 g * 0,10 = 22 g.
Somit lösen sich 22 g Zink in 220 g 10% Salzsäure auf.
Ergebnisse und Diskussion
Um dieses Problem zu lösen, ist es notwendig, den Massenanteil von Salzsäure in der Lösung zu berücksichtigen und das Gesetz der doppelten Proportionen anzuwenden. Der Massenanteil von Salzsäure in der Lösung wird als 10% angegeben. Das heißt, 100 g Lösung enthält 10 g Salzsäure.
Um die Anzahl der Gramm Zink zu berechnen, die sich in der Lösung aufgelöst haben, verwenden wir die Reaktionsgleichung:
Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2
Aus der Gleichung geht hervor, dass 1 Mol Zink mit 2 Mol Salzsäure reagiert. Die Molmasse von Zink beträgt 65.38 g / Mol und die Molmasse von Salzsäure beträgt 36.46 g / mol.
Um die Anzahl der Gramm Zink zu berechnen, die sich in 220 g Lösung aufgelöst haben, verwenden wir den Anteil:
10 g HCl - 100 g Lösung
x g Zn - 220 g Lösung
Ersetzen Sie die Werte in die Formel:
x = (220g * 10g Zn) / 100g HCl
Somit lösen sich 22 g Zink in 220 g 10% Salzsäure auf.
Die Menge an gelöstem Zink
Um die Menge an gelöstem Zink in 220 g 10% Salzsäure zu bestimmen, müssen die Konzentration und das Gewicht der Lösung berücksichtigt werden.
Zuerst bestimmen wir die Masse der Salzsäure in der Lösung. Das Volumen einer 10% igen Lösung kann unter Berücksichtigung einer Konzentration von zehn Prozent berechnet werden. Dazu ist es notwendig, die Masse der Lösung mit der prozentualen Konzentration zu multiplizieren und durch 100 zu teilen.
Die Masse einer 10% igen Salzsäurelösung beträgt 220 g * 10% = 22 g.
Die Menge an gelöstem Zink kann bestimmt werden, indem man seine Reaktion mit Salzsäure kennt, in der ein Salzkomplex in Form von Zinkchlorid gebildet wird. Reaktionsgleichung:
Durch diese Gleichung ist ersichtlich, dass sich ein Maulwurf von Zink doppelt so viel auflöst wie ein Maulwurf von Salzsäure. Aus 22 g Salzsäure wird daher aufgelöst:
Gewicht von Zink = 22 g * (1/2) = 11 g.
Somit beträgt die Menge an gelöstem Zink in 220 g 10% Salzsäure 11 g.
Volumen der verbrauchten Salzsäure
Um dieses Problem zu lösen, ist es notwendig, den Ausgleich chemischer Gleichungen und das Gesetz zur Erhaltung der Masse zu verwenden.
Somit enthält 220 g 10% Salzsäure in 220 g:
220 g * 10 g/100 ml = 22 g Salzsäure.
Wenn wir wissen, dass die Molmasse von Salzsäure 36,5 g / Mol beträgt, können wir die Menge an Salzsäure berechnen:
menge der Substanz = Masse / Molmasse = 22 g / 36,5 g/ mol = 0,602 mol.
In der Ausgleichsgleichung der chemischen Reaktion zwischen Zink und Salzsäure ist bekannt, dass die Bildung von Wasserstoff und die Auflösung von Zink unter Bildung von Zinkionen erfolgt:
Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂.
Gemäß der Gleichung lösen sich 2 Mol Salzsäure für jeden Maulwurf von Zink auf. Daher ist unser limitierendes Reagenz Salzsäure, und die Menge an verbrauchter Salzsäure beträgt 2 * 0,602 mol = 1,204 mol.
Somit kann das Volumen der verbrauchten Salzsäure berechnet werden, da man weiß, dass 1 Mol Gas unter normalen Bedingungen ein Volumen von 22,4 l einnimmt:
verbrauchte Säure = Stoffmenge * 22,4 l / mol = 1,204 mol * 22,4 l / mol = 26,978 l.
Das Volumen der verbrauchten Salzsäure beträgt also 26,978 Liter.
