Рассчитайте объём водорода н у который образуется при взаимодействии 15 г цинка с 150 г раствора 20%сульфатной кислоты
Для решения данной задачи, начнём с уравнения реакции между цинком и серной кислотой:
\[ \text{Zn} + \text{H}_2\text{SO}_4 \rightarrow \text{ZnSO}_4 + \text{H}_2 \uparrow \]
Теперь определим количество вещества (моль) цинка и серной кислоты, чтобы узнать, сколько водорода образуется.
Сначала рассчитаем количество моль цинка:
Молярная масса цинка (Zn) приблизительно равна 65,38 г/моль.
\[ n_{\text{Zn}} = \frac{m_{\text{Zn}}}{M_{\text{Zn}}} = \frac{15 \, \text{г}}{65,38 \, \text{г/моль}} \approx 0,229 \, \text{моль} \, \text{Zn} \]
Теперь определим количество серной кислоты в растворе.
150 г 20%-ного раствора серной кислоты содержит 20% H₂SO₄ по массе. Поэтому масса H₂SO₄ в растворе:
\[ m_{\text{H}_2\text{SO}_4} = 150 \, \text{г} \times 0,2 = 30 \, \text{г} \]
Молярная масса серной кислоты (H₂SO₄) составляет приблизительно 98 г/моль.
\[ n_{\text{H}_2\text{SO}_4} = \frac{30 \, \text{г}}{98 \, \text{г/моль}} \approx 0,306 \, \text{моль} \, \text{H}_2\text{SO}_4 \]
Теперь определим ограничивающий реагент.
Из уравнения реакции видно, что 1 моль Zn реагирует с 1 моль H₂SO₄, значит, у нас соотношение 1:1. У нас есть 0,229 моль Zn и 0,306 моль H₂SO₄. Следовательно, цинк является ограничивающим реагентом.
Теперь можем рассчитать количество водорода, образующегося в результате реакции.
Согласно уравнению, 1 моль цинка дает 1 моль водорода:
\[ n_{\text{H}_2} = n_{\text{Zn}} = 0,229 \, \text{моль} \]
Переведем количество водорода в объем.
При нормальных условиях 1 моль газа занимает объем 22,4 л. Следовательно, объем образовавшегося водорода:
\[ V_{\text{H}_2} = n_{\text{H}_2} \times 22,4 \, \text{л/моль} = 0,229 \, \text{моль} \times 22,4 \, \text{л/моль} \approx 5,13 \, \text{л} \]
Таким образом, при взаимодействии 15 г цинка с 150 г 20%-ного раствора серной кислоты образуется приблизительно 5,13 литров водорода.
