Вычислите объем водорода (н. у.), который может быть получен при растворении в воде 11,5 г натрия содержащего 2% примесей, если выход водорода составляет 95% от теоретически возможного.
Чтобы рассчитать объем водорода, который можно получить при растворении натрия в воде, сначала определим, сколько чистого натрия у нас есть. Из условия задачи известно, что вы имеете 11,5 г натрия с 2% примесей.
Рассчитаем массу чистого натрия: \[ \text{Масса чистого натрия} = 11,5 \, \text{г} \times (1 - 0,02) = 11,5 \, \text{г} \times 0,98 = 11,27 \, \text{г} \]
Теперь нам нужно узнать, сколько моль натрия у нас есть. Для этого используем молярную массу натрия (Na), равную примерно 23 г/моль: \[ n = \frac{\text{маса натрия}}{\text{молярная масса натрия}} = \frac{11,27 \, \text{г}}{23 \, \text{г/моль}} \approx 0,49 \, \text{моль} \]
Реакция растворения натрия в воде описывается уравнением: \[ 2 \, \text{Na} + 2 \, \text{H}_2\text{O} \rightarrow 2 \, \text{NaOH} + \text{H}_2 \] Из уравнения видно, что 2 моли натрия дают 1 моль водорода (H₂). Таким образом, 0,49 моль натрия дадут: \[ n_{\text{H}_2} = \frac{0,49}{2} \approx 0,245 \, \text{моль} \]
Теперь найдём теоретически возможный объем водорода при нормальных условиях (н.у.), используя закон Бойля-Мариотта, говорящий о том, что 1 моль газа занимает 22,4 л: \[ V_{\text{H}_2 \, \text{теоретично}} = n_{\text{H}_2} \times 22,4 \, \text{л/моль} \approx 0,245 \, \text{моль} \times 22,4 \, \text{л/моль} \approx 5,48 \, \text{л} \]
Теперь учтем выход водорода, который составляет 95%: \[ V_{\text{H}_2 \, \text{фактический}} = 5,48 \, \text{л} \times 0,95 \approx 5,20 \, \text{л} \]
Таким образом, объем водорода, который можно получить, составляет примерно 5,20 литров.
