5 В смеси цинка с железом массовая доля цинка составила 69,9%. Эту смесь массой 18,6 г растворили в соляной кислоте. Рассчитайте объем (н.у.) выделившегося при этом водорода.

Для решения этой задачи необходимо выполнить следующие шаги:

1. Рассчитать массу цинка и железа в смеси.
2. Написать уравнения реакций цинка и железа с соляной кислотой.
3. Рассчитать количество вещества цинка и железа.
4. Рассчитать количество вещества выделившегося водорода в каждой реакции.
5. Суммировать объемы водорода и рассчитать общий объем.

Дано:

• Масса смеси (m смеси) = 18,6 г
• Массовая доля цинка (ω(Zn)) = 69,9% или 0,699

1. Расчет массы цинка и железа:

• Масса цинка (m(Zn)) = m смеси × ω(Zn) = 18,6 г × 0,699 = 13,0014 г
• Масса железа (m(Fe)) = m смеси - m(Zn) = 18,6 г - 13,0014 г = 5,5986 г

2. Уравнения реакций цинка и железа с соляной кислотой:

• $$Zn + 2HCl \rightarrow ZnCl_2 + H_2$$
• $$Fe + 2HCl \rightarrow FeCl_2 + H_2$$

3. Расчет количества вещества цинка и железа:

• Молярная масса цинка (M(Zn)) = 65,38 г/моль
• Молярная масса железа (M(Fe)) = 55,845 г/моль
• Количество вещества цинка (n(Zn)) = m(Zn) / M(Zn) = 13,0014 г / 65,38 г/моль ≈ 0,1988 моль
• Количество вещества железа (n(Fe)) = m(Fe) / M(Fe) = 5,5986 г / 55,845 г/моль ≈ 0,1002 моль

4. Расчет количества вещества водорода, выделившегося в каждой реакции:

• В реакции цинка с соляной кислотой на 1 моль Zn приходится 1 моль H₂. Следовательно, n(H₂) от Zn = n(Zn) ≈ 0,1988 моль
• В реакции железа с соляной кислотой на 1 моль Fe приходится 1 моль H₂. Следовательно, n(H₂) от Fe = n(Fe) ≈ 0,1002 моль

5. Расчет общего количества вещества и объема водорода:

• Общее количество вещества водорода (n(H₂) общее) = n(H₂) от Zn + n(H₂) от Fe = 0,1988 моль + 0,1002 моль = 0,299 моль
• Молярный объем газа при нормальных условиях (Vₘ) = 22,4 л/моль
• Общий объем водорода (V(H₂) общее) = n(H₂) общее × Vₘ = 0,299 моль × 22,4 л/моль ≈ 6,6976 л

Ответ: Объем выделившегося водорода (н.у.) составляет примерно 6,70 л.