Чтобы решить задачу, будем использовать химические уравнения и закон сохранения массы. Для начала выясним, какое количество водорода выделяется при реакции цинка с серной кислотой.
Шаг 1: Запишем уравнение реакции
Реакция цинка (Zn) с серной кислотой (H₂SO₄) выглядит следующим образом:
[
\text{Zn} + \text{H}_2\text{SO}_4 \rightarrow \text{ZnSO}_4 + \text{H}_2↑
]
Эта реакция показывает, что на 1 моль цинка выделяется 1 моль водорода.
Шаг 2: Вычислим количество вещества серной кислоты
Сначала нам нужно определить массу молекул серной кислоты, чтобы рассчитать, сколько моль мы имеем. Молярная масса H₂SO₄ составляет:
[
\text{М(H}_2\text{SO}_4\text{)} = 2 \times \text{M(H)} + \text{M(S)} + 4 \times \text{M(O)} = 2 \times 1 + 32 + 4 \times 16 = 98 \text{ г/моль}
]
Теперь подсчитаем, сколько моль серной кислоты содержится в 19.6 г:
[
n(\text{H}_2\text{SO}_4) = \frac{m(\text{H}_2\text{SO}_4)}{M(\text{H}_2\text{SO}_4)} = \frac{19.6 \text{ г}}{98 \text{ г/моль}} \approx 0.2 \text{ моль}
]
Шаг 3: Определим количество выделившегося водорода
Согласно уравнению реакции, на 1 моль H₂SO₄ выделяется 1 моль H₂. Следовательно, из 0.2 моль H₂SO₄ выделится столько же моль водорода:
[
n(\text{H}_2) = n(\text{H}_2\text{SO}_4) = 0.2 \text{ моль}
]
Шаг 4: Рассчитаем объём водорода при нормальных условиях (н.у.)
При нормальных условиях (н.у.) 1 моль любого газа занимает объём примерно 22.4 литра. Таким образом, объём водорода, выделившегося в результате реакции, будет рассчитываться следующим образом:
[
V(\text{H}_2) = n(\text{H}_2) \times 22.4 \text{ л/моль} = 0.2 \text{ моль} \times 22.4 \text{ л/моль} = 4.48 \text{ л}
]
Ответ
Объём водорода, который выделится при растворении 19,6 г серной кислоты, составляет 4.48 литра.
