Определить эквивалентную массу металла, если 0,046 г его вытеснили из кислоты 62,35 мл водорода, собранного над водой при температуре 17 С и давлении 1,017х10^5 Па. Давление водяного пара при этой температуре равно 0,193x10^5 Па
Для решения этой задачи необходимо воспользоваться законом Авогадро и уравнением состояния газов. Мы начнем с определения количества молей водорода, собранного над водой, с учетом давления водяного пара.
- Определение давление водорода:
Общее давление (P) равно атмосфере давления, а давление водяного пара (Pвп) нужно вычесть из общего давления, чтобы найти давление водорода (Pг):
\[ P_{г} = P - P_{вп} \]
Подставим значения:
\[ P_{г} = 1,017 \times 10^5 \, \text{Па} - 0,193 \times 10^5 \, \text{Па} = 0,824 \times 10^5 \, \text{Па} \]
- Проверим объем водорода:
Объем водорода равен 62,35 мл, который нужно перевести в кубические метры:
\[ V = 62,35 \, \text{мл} = 62,35 \times 10^{-6} \, \text{м}^3 \]
- Используем уравнение состояния идеального газа:
По формуле для расчетов с идеальным газом:
\[ PV = nRT \]
где:
- \( P \) — давление водорода,
- \( V \) — объем водорода,
- \( n \) — количество молей водорода,
- \( R \) — универсальная газовая постоянная (≈ 8,314 Дж/(моль·К)),
- \( T \) — температура в Кельвинах.
Сначала переведем температуру в Кельвины:
\[ T = 17 \, \text{°C} + 273,15 = 290,15 \, \text{К} \]
Теперь подставим известные значения в уравнение, чтобы найти \( n \):
\[ n = \frac{PV}{RT} \]
Подставляем:
\[ n = \frac{(0,824 \times 10^5) \times (62,35 \times 10^{-6})}{8,314 \times 290,15} \]
Рассчитаем \( n \):
\[ n = \frac{(0,824 \times 10^5) \times (62,35 \times 10^{-6})}{8,314 \times 290,15} \approx 0,00209 \, \text{моль} \]
- Определение эквивалентной массы металла:
Исходя из уравнения реакции, мы знаем, что 1 моль водорода соответствует вытеснению 1 моль металла (или эквивалентного количества). Следовательно, мы можем связать массу металла (m) и число молей (n):
Эквивалентная масса металла определяется как:
\[ \text{Эквивалентная масса (M)} = \frac{m}{n} \]
Подставим известные значения:
\[ M = \frac{0,046 \, \text{г}}{0,00209 \, \text{моль}} \approx 22,02 \, \text{г/моль} \]
Таким образом, эквивалентная масса металла составляет примерно 22,02 г/моль.
