El cinc reacciona con ácido sulfúrico para dar sulfato de cinc e hidrógeno. Calcula:
a) ¿Qué cantidad de ZnSO4 se obtendrá al reaccionar 50 gramos de Zn con H2SO4 en exceso?
b) ¿Qué volumen de H2 se obtendrá con los 50 g de Zn si la reacción tiene lugar a 710 mmHg de presión y 20 °C?
a)
Para determinar la cantidad de ZnSO4 producida, primero calculamos la cantidad de Zn reaccionado y luego usamos la proporción molar para obtener la masa de ZnSO4.
Calculamos la cantidad de Zn reaccionado utilizando la masa inicial de 50 g de Zn y su masa molar de 65,4 g/mol:
\[ 50 \, \text{g Zn} \times \left( \frac{161,4 \, \text{g ZnSO}_4}{65,4 \, \text{g Zn}} \right) = 123 \, \text{g ZnSO}_4 \]
Por lo tanto, al reaccionar 50 gramos de Zn con ácido sulfúrico en exceso, se obtendrán 123 gramos de ZnSO4.
b)
Ahora, para determinar el volumen de H2 producido, primero calculamos la cantidad de H2 formado utilizando la proporción molar y luego aplicamos la ley de los gases ideales para encontrar el volumen a las condiciones dadas de presión y temperatura.
Calculamos la cantidad de H2 formado utilizando la masa de Zn reaccionada y su relación con la masa molar del H2:
\[ 50 \, \text{g Zn} \times \left( \frac{2 \, \text{g H}_2}{65,4 \, \text{g Zn}} \right) = 1,53 \, \text{g H}_2 \]
Convertimos la masa de H2 a moles dividiendo entre su masa molar:
\[ n = \frac{1,53 \, \text{g H}_2}{2 \, \text{g/mol}} = 0,765 \, \text{moles H}_2 \]
Aplicamos la ley de los gases ideales para calcular el volumen del H2:
\[ V = \frac{nRT}{P} \]
– \( R = 0,082 \, \text{atm} \cdot \text{L/mol} \cdot \text{K} \) es la constante de los gases.
– \( T = 20 \, \text{°C} = 293 \, \text{K} \) es la temperatura en kelvin.
– \( P = 710 \, \text{mmHg} \) es la presión.
Sustituimos los valores en la ecuación:
\[ V = \frac{(0,765 \, \text{moles} \times 0,082 \, \text{atm} \cdot \text{L/mol} \cdot \text{K} \times 293 \, \text{K})}{(710/760 \, \text{atm})} \]
\[ V \approx 19,7 \, \text{L de H}_2 \]