Найдите объём водорода, который выделится при действии соляной кислоты на 44, 8 г. железа если доля выхода продукта реакции равна 80%.
Чтобы решить задачу, начнём с уравнения реакции между железом (Fe) и соляной кислотой (HCl):
\[ \text{Fe} + 2 \text{HCl} \rightarrow \text{FeCl}_2 + \text{H}_2 \]
Из уравнения видно, что на 1 моль железа выделяется 1 моль водорода (H₂).
Найдем количество вещества железа (Fe) в 44,8 г. Молярная масса железа составляет примерно 55,85 г/моль. Для расчета используем формулу:
\[ n = \frac{m}{M} \]
где:
- \( n \) — количество вещества,
- \( m \) — масса (44,8 г),
- \( M \) — молярная масса (55,85 г/моль).
Подставляем значения:
\[ n_{\text{Fe}} = \frac{44,8 \, \text{г}}{55,85 \, \text{г/моль}} \approx 0,802 \, \text{моль} \]
Определим количество газа водорода (H₂), который выделится. С учетом того, что на 1 моль Fe выделяется 1 моль H₂, количество выделившегося водорода будет равным:
\[ n_{\text{H}_2} = n_{\text{Fe}} \approx 0,802 \, \text{моль} \]
Учитываем выход продукта реакции (80%). Чтобы определить фактическое количество выделившегося водорода, умножим рассчитанное количество на долю выхода:
\[ n_{\text{H}_2, \text{факт}} = 0,802 \, \text{моль} \times 0,8 = 0,6416 \, \text{моль} \]
Теперь найдем объём водорода (H₂). При нормальных условиях (н.у, 0 °C и 1 атм) 1 моль газа занимает объём примерно 22,4 л. Таким образом, объём выделяющегося водорода можно вычислить по формуле:
\[ V = n \times V_m \]
где:
- \( V \) — объём газа,
- \( n \) — количество вещества газа (0,6416 моль),
- \( V_m \) — молярный объём газа (22,4 л/моль).
Подставляем значения:
\[ V = 0,6416 \, \text{моль} \times 22,4 \, \text{л/моль} \approx 14,39 \, \text{л} \]
Таким образом, объём водорода, который выделится при действии соляной кислоты на 44,8 г железа с учётом 80% выхода, составляет примерно 14,39 литров.
