Чтобы решить задачу, начнем с написания уравнения реакции между спиртом (в данном случае — бутанол с формулой C₄H₉OH) и металлическим кальцием (Ca).
Шаг 1: Определение реакции
Сначала напишем уравнение реакции. Реакция спирта с кальцием может быть представлена следующим образом:
[ \text{C}_4\text{H}_9\text{OH} + \text{Ca} \rightarrow \text{C}_4\text{H}_9\text{O} \text{Ca} + \text{H}_2 \uparrow ]
При этом из одного моля спирта выделяется один моль водорода (H₂) (металлический кальций реагирует с алкоголем, выделяя водород).
Шаг 2: Находим количество вещества спирта
Для того чтобы найти, сколько молей спирта мы имеем, нам нужно сначала рассчитать молекулярную массу C₄H₉OH:
- Углерод (C): 12 г/моль, 4 атома → 4 × 12 = 48 г/моль
- Водород (H): 1 г/моль, 10 атомов → 10 × 1 = 10 г/моль
- Кислород (O): 16 г/моль, 1 атом → 1 × 16 = 16 г/моль
Теперь сложим массу:
[ \text{Молярная масса C}_4\text{H}_9\text{OH} = 48 + 10 + 16 = 74 \text{ г/моль} ]
Теперь найдем количество молей спирта в 37 г:
[
n = \frac{m}{M} = \frac{37 \text{ г}}{74 \text{ г/моль}} = 0.5 \text{ моль}
]
Шаг 3: Находим количество выделившегося водорода
По уравнению реакции мы знаем, что 1 моль спирта дает 1 моль водорода (H₂). Таким образом, 0.5 моль спирта даст:
[
0.5 \text{ моль H}_2
]
Шаг 4: Рассчитываем объем водорода
При нормальных условиях (н.у.) объем 1 моля газа составляет 22.4 литра. Тогда объем водорода, который выделится, будет равен:
[
V = n \times V_m = 0.5 \text{ моль} \times 22.4 \text{ л/моль} = 11.2 \text{ л}
]
Ответ
Таким образом, при взаимодействии 37 г спирта C₄H₉OH с избытком металлического кальция выделится объём водорода равный 11.2 литра.
