Question

Какой объем займет при температуре 45°С и давлении 800 мм рт.ст. водород, полученный при взаимодействии цинка с 10-процентной серной кислотой объемом 0,045 л (плотность 1080 кг/ м3)?

Answer 1

Zn+ H2SO4 = ZnSO4 + H2
n(H2SO4)= 45 мл*0,1*1,08 г/мл/98 г/моль=0,05 моль;
n(H2) = 0,05 моль. Из уравнения Клапейрона-Менделеева найдем объем.
p*V= nRT; V= nRT/p.
V(H2) = 0,05 моль*62,4 л*мм.рт.ст./моль*К*315К/800мм.рт.ст= 1,23 л

Answer 2

Для решения этой задачи необходимо использовать закон Дальтона, который гласит, что суммарный объем газов, образовавшихся в реакции, равен сумме объемов отдельных газов при одинаковых условиях температуры и давления.

Первым шагом необходимо вычислить количество молей водорода, образовавшихся в реакции. Уравнение реакции между цинком и серной кислотой выглядит следующим образом:

Zn + H2SO4 → ZnSO4 + H2

Молярная масса цинка равна 65,38 г/моль, а молярная масса серной кислоты 98,08 г/моль. Исходя из соотношения веществ в уравнении реакции, на одну моль цинка приходится одна моль водорода. Таким образом, количество молей водорода будет равно количеству молей цинка, которое можно вычислить по формуле:

n(Zn) = m(Zn) / M(Zn) = V(H2SO4) * c(H2SO4) / M(Zn),

где m(Zn) - масса цинка, M(Zn) - молярная масса цинка, V(H2SO4) - объем серной кислоты, c(H2SO4) - концентрация серной кислоты.

Подставив значения, получим:

n(Zn) = 0,045 л * 0,1 моль/л / 65,38 г/моль ≈ 0,000689 моль.

Количество молей водорода также будет равно 0,000689 моль.

Далее необходимо вычислить объем водорода при стандартных условиях температуры и давления. Для этого можно использовать уравнение Клапейрона:

pV = nRT,

где p - давление газа, V - объем газа, n - количество молей газа, R - универсальная газовая постоянная (8,31 Дж/(моль·К)), T - абсолютная температура.

Переведем температуру 45°С в абсолютную температуру:

T = 45°C + 273,15 = 318,15 K.

Подставляя значения, получим:

V = nRT / p = 0,000689 моль * 8,31 Дж/(моль·К) * 318,15 K / (800 мм рт.ст. * 133,32 Па/мм рт.ст.) ≈ 0,029 л.

Таким образом, объем водорода при стандартных условиях т