Химия

Цинк с соляной кислотой реагирует по уравнению

$Zn + 2HCl \rightarrow ZnCl_{2} + H_{2} \uparrow$.

Обозначаем:
массу исходного раствора $m_{1}$;
массу конечного раствора $m_{2}$;
количество соляной кислоты, вступившей в реакцию $\Delta \nu(HCl)$;
изменение массовой доли соляной кислоты в растворе $\Delta \omega (HCl)$;
количество цинка, вступившего в реакцию $x$.

Тогда количество образовавшихся хлорида цинка и водорода равны $x$, а количество прореагировавшей соляной кислоты - $2x$. Выражаем массы цинка и соляной кислоты, вступивших в реакцию, и хлорида цинка и водорода, образовавшихся в результате реакции:

$m(Zn) = \nu (Zn) \cdot M(Zn); m(Zn) = 65x$;
$\Delta m(HCl) = \Delta \nu (HCl) \cdot M(HCl); \Delta m(HCl) = 73x$;
$m(ZnCl_{2}) = \nu (ZnCl_{2}) \cdot M(ZnCl_{2}); m(ZnCl_{2}) = 136x$; (1)
$m(H_{2}) = \nu (H_{2}) \cdot M(H_{2}); m(H_{2}) = 2x$.

Выбираем образец исходного раствора массой 100 г, т.е. $m_{1} = 100 г$. Выражаем массу конечного раствора:

$m_{2} = m_{1} + m(Zn) - m(H_{2})$;
$m_{2} = 100 + 65x - 2x$. (2)

В уравнение

$\Delta \omega (HCl) = \frac{ \Delta m(HCl)}{m_{2}} \cdot 100 \text{ %}$.

подставляем известные значения и получаем уравнение

$10 \text{ % } = \frac{ \Delta m(HCl)}{ m_{2} } \cdot 100 \text{ % }$.

Отсюда $x = 0,15 моль$.

Находим массу хлорида цинка, используя уравнение (1):

$m(ZnCl_{2}) = 136 \cdot 0,15 = 20,4 г$.

Рассчитываем массу конечного раствора по уравнению (2):

$m_{2} = 100 + 65 \cdot 0,15 - 2 \cdot 0,15 = 109,45 г$.

Определяем массовую долю $ZnCl_{2}$:

$\omega (ZnCl_{2}) = \frac{m(ZnCl_{2} )}{m_{2} } \cdot 100 \text{ % }$;
$\omega (ZnCl_{2}) = \frac{20,4}{109,45} \cdot 100 = 18,6 \text{ %}$;