Для решения задачи необходимо использовать химические уравнения и стехиометрию. Давайте разберем реакцию серной кислоты с железом и определим, сколько массы серной кислоты нужно для выделения 30 граммов водорода.
- Запишем уравнение реакции:
Реакция серной кислоты (H₂SO₄) с железом (Fe) выглядит следующим образом:
[ \text{Fe} + \text{H}_2\text{SO}_4 \rightarrow \text{Fe}_2\text{(SO}_4\text{)}_3 + \text{H}_2 ]
На самом деле серной кислоты может быть несколько целевых продуктов в зависимости от условий, но для простоты рассмотрим основную реакцию, где выделяется водород:
[ \text{Fe} + \text{H}_2\text{SO}_4 \rightarrow \text{FeSO}_4 + \text{H}_2 ]
- Определим, сколько водорода нам нужно получить:
Из условия задачи нам нужно получить 30 граммов водорода (H₂).
- Найдём количество молей водорода (H₂):
Молярная масса водорода (H) составляет примерно 1 г/моль, следовательно, для молекулы H₂ она будет 2 г/моль.
[ n(H_2) = \frac{m}{M} = \frac{30 \text{ г}}{2 \text{ г/моль}} = 15 \text{ моль} ]
- К какому количеству молей серной кислоты это соответствует?
Согласно уравнению реакции, на 1 моль H₂ требуется 1 моль H₂SO₄. Таким образом, для получения 15 молей H₂ нужно 15 моль серной кислоты.
- Определим массу серной кислоты:
Молярная масса серной кислоты (H₂SO₄) составляет:
- H (1 г/моль) – 2 атома: 2 г
- S (32 г/моль) – 1 атом: 32 г
- O (16 г/моль) – 4 атома: 64 г
- Общая молярная масса H₂SO₄ = 2 + 32 + 64 = 98 г/моль
Теперь найдём массу 15 моль H₂SO₄:
[ m(H_2SO_4) = n \cdot M = 15 \text{ моль} \cdot 98 \text{ г/моль} = 1470 \text{ г} ]
- Ответ:
Для выделения 30 грамм водорода необходимо 1470 грамм серной кислоты.
