Question

Образец магния, содержащий 1,2*10^23 атомов металла,обработали 40 см^3раствора ( р= 1,1 г/см^3) с массовой долей серной кислоты 10%. Определите объём выделившегося газа (н.у)

Answer 1

$Mg + H_2SO_4 \rightarrow MgSO_4 + H_2$
$\nu(Mg) = \frac{1,2\cdot10^2^3}{6,02 \cdot 10^{23}} \approx 0,2 \mol$
Масса раствора серной кислоты
$m = 40 \cdot 1,1 = 44 \ gram$
Масса чистой серной кислоты
$44 \cdot 0,1 = 4,4 \ gram$
$\nu(H_2SO_4) = \frac{4,4}{98} \approx 0,04 \ mol$
Считаем объём по магнию 
1,2 · 10²³ -- V л.
6,02 · 10²³ -- 22,4 л.
$V = \frac{1,2 \cdot 10^{23} \cdot 22,4}{6,02 \cdot 10^{23}} \approx 4,47 \ liters$

Answer 2

Для решения этой задачи, мы можем использовать реакцию магния с серной кислотой, которая происходит следующим образом:

Mg + H2SO4 -> MgSO4 + H2↑

Из реакции видно, что за каждый молекулу магния, потребуется 1 молекула серной кислоты, и образуется 1 молекула гидрогена (H2) при нормальных условиях (н.у).

1 моль магния (Mg) имеет массу примерно 24,31 грамм, что соответствует массе 6,022 * 10^23 атомов магния.

Таким образом, масса образца магния в граммах равна:

масса магния = (количество атомов магния / количество атомов в 1 моле) * массу магния

масса магния = (1,2 * 10^23 / 6,022 * 10^23) * 24,31 г ≈ 4,89 г

Теперь посчитаем количество молей магния в образце:

моли магния = масса магния / молярная масса магния

моли магния = 4,89 г / 24,31 г/моль ≈ 0,201 моль

Так как магний реагирует с серной кислотой в соотношении 1:1, то количество молей серной кислоты, которое принимает участие в реакции, равно 0,201 моль.

Теперь определим количество молей H2, образовавшихся в результате реакции. По химическому уравнению, за каждый моль магния образуется 1 моль H2.

Таким образом, количество молей H2 равно 0,201 моль.

Теперь мы можем использовать уравнение состояния идеального газа для определения объема выделившегося газа:

PV = nRT

где P - давление газа, V - объем газа, n - количество молей газа, R - универсальная газовая постоянная (приблизительное значение R ≈ 0,0821 латм/(мольК)), T - температура в Кельвинах.

При нормальных условиях (н.у) температура составляет 273,15 К, и давление около 1 атмосферы.

V = nRT / P V = 0,201 моль * 0,0821 латм/(мольК) * 273,15 К / 1 атм ≈ 4,95 л

Таким образом, объем выделившегося газа (водорода) составляет около 4,95 литров при нормальных условиях (н.у).