Вычислите объём водорода, выделившегося при взаимодействии цинка массой 13 г с раствором, содержащим 30 Г серной кислоты
Для того чтобы вычислить объём водорода, выделившегося при взаимодействии цинка с раствором серной кислоты, сначала нужно определить уравнение реакции и необходимые молярные массы.
Реакция между цинком (Zn) и серной кислотой (H₂SO₄) происходит по следующему уравнению:
\[ \text{Zn} + \text{H}_2\text{SO}_4 \rightarrow \text{ZnSO}_4 + \text{H}_2 \uparrow \]
В данном уравнении видно, что 1 моль цинка реагирует с 1 молем серной кислоты, образуя 1 моль водорода.
Определим количество вещества цинка:
- Молярная масса цинка (Zn) ≈ 65,4 г/моль.
- Масса цинка = 13 г.
\[ n_{\text{Zn}} = \frac{m_{\text{Zn}}}{M_{\text{Zn}}} = \frac{13 \, \text{г}}{65,4 \, \text{г/моль}} \approx 0,198 \, \text{моль} \]
Теперь определим количество серной кислоты:
- Молярная масса серной кислоты (H₂SO₄) ≈ 98 г/моль.
- Масса серной кислоты = 30 г.
\[ n_{\text{H}_2\text{SO}_4} = \frac{m_{\text{H}_2\text{SO}_4}}{M_{\text{H}_2\text{SO}_4}} = \frac{30 \, \text{г}}{98 \, \text{г/моль}} \approx 0,306 \, \text{моль} \]
Определим, какой реагент является лимитирующим: У нас 0,198 моль цинка и 0,306 моль серной кислоты. Поскольку соотношение в уравнении реакции 1:1, то цинк является лимитирующим реагентом. При взаимодействии 0,198 моль цинка выделится 0,198 моль водорода.
Вычислим объём водорода: Объём водорода можно найти по формуле: \[ V = n \cdot V_m \] где \( V_m \) — Molярный объем газа при нормальных условиях (при 0 °C и 1 атм) составляет примерно 22,4 л/моль.
\[ V_{\text{H}_2} = 0,198 \, \text{моль} \cdot 22,4 \, \text{л/моль} \approx 4,43 \, \text{л} \]
Таким образом, при взаимодействии 13 г цинка с 30 г серной кислоты выделится примерно 4,43 литра водорода.
