Question

Який об'єм водню утворюється внаслідок реакції сульфатної кислоти масою 19,6 г з достатньою кількістю магнію, якщо вихід продукту реакції становить 80%?​

Answer 1

Розглянемо реакцію між сульфатною кислотою і магнієм:

H2SO4 + Mg -> MgSO4 + H2↑

За рівнянням реакції, 1 моль H2SO4 дає 1 моль H2 газу. Тому, для того щоб знайти кількість утвореного газу, спочатку потрібно перевести масу H2SO4 в кількість речовини, використовуючи її молярну масу.

Молярна маса H2SO4 = 98 г/моль

Кількість молей H2SO4 = маса / молярна маса = 19,6 г / 98 г/моль = 0,2 моль

Оскільки вихід продукту реакції становить 80%, кількість газу H2, що утворюється, буде:

Кількість молей H2 = 0,2 моль * 0,8 = 0,16 моль

Тепер можемо визначити об'єм газу H2, використовуючи загальну газову рівність:

V = nRT/P

де V - об'єм газу, n - кількість молей газу, R - універсальна газова стала (0,0821 л∙атм/моль∙К), T - температура в Кельвінах, P - тиск.

Зазвичай, у таких задачах тиск та температуру не вказують, тому можна вважати їх стандартними: T = 273 К, P = 1 атм.

V = (0,16 моль * 0,0821 л∙атм/моль∙К * 273 К) / 1 атм = 3,35 л

Тому, у результаті реакції сульфатної кислоти з достатньою кількістю магнію утвориться 3,35 л водню (H2) при виході продукту реакції 80%.

Answer 2

Для розрахунку об'єму водню, що утворюється в реакції сульфатної кислоти (H2SO4) з магнієм (Mg), спочатку знайдемо кількість молей сульфатної кислоти та магнію у реакції, а потім визначимо кількість молей водню та об'єм водню, використовуючи інформацію про вихід продукту.

1. Знайдемо кількість молей сульфатної кислоти: Маса сульфатної кислоти (H2SO4) = 19,6 г Молекулярна маса H2SO4 = 2(1 г/моль) + 32 г/моль + 4(16 г/моль) = 98 г/моль

   Кількість молей H2SO4 = Маса / Молекулярна маса = 19,6 г / 98 г/моль = 0,2 моль

2. Знайдемо кількість молей магнію, яка потрібна для реакції: Реакція сульфатної кислоти з магнієм відбувається за таким рівнянням: H2SO4 + Mg -> MgSO4 + H2

   З рівняння видно, що на 1 моль H2SO4 потрібно 1 моль Mg. Отже, кількість молей магнію також дорівнює 0,2 моль.

3. Знайдемо кількість молей водню, яка утворюється в реакції: З рівняння видно, що на 1 моль H2SO4 утворюється 1 моль H2.

4. Визначимо кількість молей водню: Кількість молей H2 = 0,2 моль (так як H2SO4 і H2 мають співвідношення 1:1)

5. Знайдемо об'єм водню, використовуючи ідеальний газовий закон (при нормальних умовах): Об'єм H2 = Кількість молей H2 * Молекулярна маса H2 * Газова стала * Температура / Тиск

   Для H2: Молекулярна маса H2 = 2 г/моль Газова стала (R) = 8,314 Дж/(моль·К) Температура (T) = приблизно 298 К (при нормальних умовах) Тиск (P) = приблизно 1 атмосфера (101,3 кПа)

   Об'єм H2 = 0,2 моль * 2 г/моль * (8,314 Дж/(моль·К) * 298 К) / (101,3 кПа) = приблизно 9,37 л

Отже, об'єм водню, що утворюється внаслідок реакції, становить приблизно 9,37 л при нормальних умовах.