Чтобы определить, сколько граммов серной кислоты (H₂SO₄) нужно взять, чтобы в ней содержалось столько же водорода, сколько в 50 граммах воды (H₂O), сначала посчитаем количество водорода в 50 граммах воды.
Составим массовую долю водорода в воде. Вода состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода.
- Молекулярная масса воды:
- Масса водорода (H) = 1 г/моль × 2 = 2 г/моль
- Масса кислорода (O) = 16 г/моль
- Общая масса молекулы воды (H₂O) = 2 г + 16 г = 18 г/моль
- Молекулярная масса воды:
Теперь рассчитаем, сколько молей воды содержится в 50 граммах: \[ n(H₂O) = \frac{m}{M} = \frac{50 \text{ г}}{18 \text{ г/моль}} \approx 2.78 \text{ моль} \]
Сколько атомов водорода в этой массе воды: В одной молекуле воды содержится 2 атома водорода, соответственно, в 2.78 молях воды будет: \[ 2.78 \text{ моль} \times 2 = 5.56 \text{ моль H} \]
Теперь мы рассчитываем, сколько водорода содержится в серной кислоте. В одной молекуле серной кислоты (H₂SO₄) также содержится 2 атома водорода, и молекулярная масса H₂SO₄:
- Масса водорода (H) = 1 г/моль × 2 = 2 г/моль
- Масса серы (S) = 32 г/моль
- Масса кислорода (O) = 16 г/моль × 4 = 64 г/моль
- Общая масса H₂SO₄ = 2 г + 32 г + 64 г = 98 г/моль
Расчитаем, сколько моль серной кислоты нам необходимо для получения 5.56 моль водорода: Для получения 5.56 моль водорода нам нужно: \[ \frac{5.56 \text{ моль H}}{2} = 2.78 \text{ моль H₂SO₄} \]
Теперь переводим моли серной кислоты в граммы: \[ m(H₂SO₄) = n \times M = 2.78 \text{ моль} \times 98 \text{ г/моль} \approx 272.44 \text{ г} \]
Таким образом, необходимо взять примерно 272.44 грамма серной кислоты, чтобы получить столько же водорода, сколько в 50 граммах воды.
