Для решения задачи необходимо использовать закон сохранения массы и уравнение реакции между цинком (Zn) и серной кислотой (H₂SO₄).
Сначала запишем уравнение реакции:
[ \text{Zn} + \text{H}_2\text{SO}_4 \rightarrow \text{ZnSO}_4 + \text{H}_2 \uparrow ]
В этом уравнении цинк реагирует с серной кислотой, образуя сульфат цинка (ZnSO₄) и водород (H₂), который выделяется в газообразном состоянии.
Теперь рассчитаем количество вещества (моль) каждого реагента.
- Молярная масса цинка (Zn) составляет 65.38 г/моль.
- Молярная масса серной кислоты (H₂SO₄) составляет 98.08 г/моль.
Для начала вычислим количество моль цинка:
[ n(\text{Zn}) = \frac{m(\text{Zn})}{M(\text{Zn})} = \frac{6 \text{ г}}{65.38 \text{ г/моль}} \approx 0.0917 \text{ моль} ]
Теперь вычислим количество моль серной кислоты:
[ n(\text{H}_2\text{SO}_4) = \frac{m(\text{H}_2\text{SO}_4)}{M(\text{H}_2\text{SO}_4)} = \frac{5 \text{ г}}{98.08 \text{ г/моль}} \approx 0.051 \text{ моль} ]
Из уравнения реакции видно, что цинк и серная кислота реагируют в мольном соотношении 1:1. Соответственно, реакция ограничена количеством серной кислоты (так как её меньше в мольном количестве):
[ \text{H}_2\text{SO}_4 \rightarrow \text{0.051 моль} ]
Следовательно, реакция пройдёт с участием 0.051 моль цинка, и 0.051 моль сульфата цинка будет образовано:
[ n(\text{ZnSO}_4) = 0.051 \text{ моль} ]
Теперь найдем массу сульфата цинка (ZnSO₄), используя его молярную массу (161.45 г/моль):
[ m(\text{ZnSO}_4) = n(\text{ZnSO}_4) \times M(\text{ZnSO}_4) = 0.051 \text{ моль} \times 161.45 \text{ г/моль} \approx 8.24 \text{ г} ]
Таким образом, если цинк массой 6 г положить в раствор серной кислоты массой 5 г, то получится примерно 8.24 г сульфата цинка.