Question

Цинк прореагировал со 100 граммами 10-% раствора серной кислоты Н2SO4. Рассчитайте объём водорода, выделившегося в результате реакции.

Answer 1

Реакция между цинком (Zn) и серной кислотой (H2SO4) приводит к образованию водорода (H2) и сульфата цинка (ZnSO4). Уравнение реакции выглядит так:

\[Zn + H_2SO_4 \rightarrow ZnSO_4 + H_2\]

Сначала нужно выяснить, сколько молей серной кислоты было использовано. Молярная масса H2SO4 равна приблизительно 98 г/моль для 10-% раствора.

Имеем 100 г 10-% раствора H2SO4. Это означает, что в 100 г раствора содержится \(10\%\) серной кислоты, а остальные \(90\%\) — вода.

Масса серной кислоты в растворе: \[10\% \text{ раствора} = 10\% \times 100 \text{ г} = 10 \text{ г}\]

Чтобы найти количество вещества (в молях) серной кислоты, используем формулу:

\[ \text{Количество вещества} = \frac{\text{Масса}}{\text{Молярная масса}} \]

Молярная масса H2SO4 = 98 г/моль

Количество вещества H2SO4: \[ n = \frac{10 \text{ г}}{98 \text{ г/моль}} \approx 0.102 \text{ моль}\]

Согласно уравнению реакции, каждый моль H2SO4 реагирует с одним молью Zn, образуя один моль H2. Таким образом, количество водорода, выделившегося в результате реакции, также будет 0.102 моль.

Теперь воспользуемся уравнением состояния идеального газа, \(PV = nRT\), где \(P\) - давление, \(V\) - объём, \(n\) - количество вещества в молях, \(R\) - универсальная газовая постоянная, \(T\) - температура в Кельвинах.

При стандартных условиях (обычно используется 1 атмосфера давления и 273 K для температуры), один моль газа занимает объём около 22.4 литра. Таким образом:

\[V = n \times 22.4 \text{ л/моль}\] \[V = 0.102 \text{ моль} \times 22.4 \text{ л/моль} \approx 2.29 \text{ л}\]

Таким образом, при реакции цинка с 100 г 10-% раствора серной кислоты выделился примерно 2.29 литра водорода при стандартных условиях.