Question

На залізо масою 5.6 г подіяли розчином сульфатної кислоти в надлишку. Якмй обєм газу виділився.

Answer 1

Для розв'язання задачі потрібно знати хімічну реакцію між залізом та сульфатною кислотою:

Fe + H2SO4 → FeSO4 + H2↑

За цією реакцією виділяється водень, тому об'єм газу, який виділиться, можна обчислити за допомогою закону Шарля-Гая-Люссака:

V(H2) = V(T) * (P(H2) / P(T))

де V(H2) - об'єм водню, який виділився (в мл), V(T) - об'єм розчину сульфатної кислоти (в мл), P(H2) - тиск водню (в атм), P(T) - тиск при кімнатній температурі (1 атм).

Для обчислення тиску водню потрібно знати кількість водню, який виділився. Це можна знайти, використовуючи стехіометричний коефіцієнт перед воднем у рівнянні реакції - 1. Тому, якщо залізо повністю розчинилося, то кількість водню, який виділиться, буде дорівнювати кількості заліза, яке було взято для реакції.

Маса заліза - 5.6 г. Молярна маса заліза - 55.85 г/моль. Тому кількість заліза, яке було взято для реакції, дорівнює:

n(Fe) = m(Fe) / M(Fe) = 5.6 г / 55.85 г/моль = 0.1002 моль

Отже, кількість виділеного водню також дорівнює 0.1002 моль. Тиск водню можна обчислити за допомогою ідеального газового закону:

PV = nRT

де P - тиск (в атм), V - об'єм (в л), n - кількість речовини (в моль), R - універсальна газова стала (0.0821 л*атм/(моль*К)), T - температура (в К).

Температуру можна прийняти за кімнатну - 298 К.

Тому:

P(H2) = n(H2) * R * T / V(H2) = 0.1002 моль * 0.0821 л*атм/(моль*К) * 298 К / (V(H2) / 1000 мл) = 2.47 атм

Для обчислення об'єму водню можна використати будь-який з об'ємів заліза або сульфатної кислоти, адже вони розчиняються у воді в однакових пропорціях. Наприклад, якщо було взято 50 мл розчину сульфатної кислоти, то об'єм водню можна обчислити так:

V(H2) = V(T) * (P(H2) / P(T)) = 50 мл * (2.47 атм / 1 атм) = 123.5 мл

Отже, об'єм водню, який виділився, дорівнює 123.5 мл.

Answer 2

Для розв'язання цієї задачі спочатку ми маємо знайти масу заліза, яке розчинилося в реакції з сульфатною кислотою. Згідно з реакцією, сульфатна кислота (H2SO4) реагує зі залізом (Fe) за таким рівнянням:

H2SO4 + Fe -> FeSO4 + H2↑

З рівняння видно, що за кожну моль сульфатної кислоти реагує 1 моль заліза, і виділяється 1 моль водню (H2). Маса одного молю водню дорівнює приблизно 2 грами.

Спочатку знайдемо кількість молей сульфатної кислоти, яка реагувала з залізом. Для цього використаємо масу заліза і його молекулярну масу.

Молекулярна маса Fe (заліза) = 55.85 г/моль Маса заліза = 5.6 г

Кількість молей заліза: моль = маса / молекулярна маса моль = 5.6 г / 55.85 г/моль ≈ 0.1 моль

Так як реакція 1:1 між сульфатною кислотою і залізом, то кількість молей сульфатної кислоти також дорівнює 0.1 молю.

Тепер, ми знаємо, що за кожну моль сульфатної кислоти виділяється 1 моль водню (H2). Отже, в нашому випадку виділиться 0.1 моль водню.

Тепер переведемо молі водню в об'єм (за нормальних умов, тобто при стандартному тиску та температурі):

Об'єм 1 моля газу при стандартних умовах (0°C і 1 атмосферний тиск) дорівнює приблизно 22.4 літра.

Отже, об'єм газу (водню), який виділиться в реакції:

Об'єм = кількість молей x об'єм 1 моля газу при стандартних умовах Об'єм = 0.1 моль x 22.4 л/моль ≈ 2.24 л

Таким чином, об'єм газу, який виділиться при реакції заліза з сульфатною кислотою, становитиме приблизно 2.24 літра.