Рассчитайте объём водорода н у который образуется при взаимодействии 15 г цинка с 150г раствора 20%сульфатной кислоты
Для решения этой задачи, начнем с написания уравнения реакции между цинком и серной кислотой. Реакция можно записать так:
\[ \text{Zn} + \text{H}_2\text{SO}_4 \rightarrow \text{ZnSO}_4 + \text{H}_2 \uparrow \]
Это уравнение показывает, что один моль цинка реагирует с одним моль серной кислоты, образуя один моль водорода.
Определим количество цинка (Zn): Молярная масса цинка (Zn) составляет приблизительно 65 г/моль. Мы имеем 15 г цинка.
\[ n(\text{Zn}) = \frac{15 \, \text{г}}{65 \, \text{г/моль}} \approx 0.231 \, \text{моль} \]
Определим количество серной кислоты (\( \text{H}_2\text{SO}_4 \)) в растворе: У нас есть 150 г 20% раствора серной кислоты. Это означает, что в 150 г раствора содержится:
\[ 0.20 \times 150 \, \text{г} = 30 \, \text{г} \, \text{H}_2\text{SO}_4 \]
Молярная масса серной кислоты составляет приблизительно 98 г/моль. Теперь найдем количество моль серной кислоты:
\[ n(\text{H}_2\text{SO}_4) = \frac{30 \, \text{г}}{98 \, \text{г/моль}} \approx 0.306 \, \text{моль} \]
Определим, какая реакция будет лимитирующей: По уравнению реакции мы видим, что для одной моли цинка требуется одна моль серной кислоты. Мы имеем 0.231 моль цинка и 0.306 моль серной кислоты. Значит, цинк является лимитирующим реагентом.
Рассчитаем количество водорода (\( \text{H}_2 \)): По уравнению реакции, на каждую моль цинка образуется одна моль водорода. Таким образом, количество водорода будет равно количеству моль цинка:
\[ n(\text{H}_2) = n(\text{Zn}) = 0.231 \, \text{моль} \]
Рассчитаем объем водорода при стандартных условиях (0 °C и 1 атм): Один моль газа занимает 22.4 литра. Следовательно, объем водорода будет:
\[ V(\text{H}_2) = n(\text{H}_2) \times 22.4 \, \text{л/моль} \approx 0.231 \, \text{моль} \times 22.4 \, \text{л/моль} \approx 5.18 \, \text{л} \]
Таким образом, объем водорода, который образуется при взаимодействии 15 г цинка с 150 г 20% раствора серной кислоты, составляет приблизительно 5.18 литров.
