Какова массовая доля серной кислоты в исходном растворе, если при добавлении избытка натрия выделилось 2,24 л водорода

Суть вопроса: Расчет массовой доли вещества

Объяснение: Для решения данной задачи необходимо применить знания о реакциях между веществами и массовой доле. Когда натрий реагирует с серной кислотой (H₂SO₄), образуется сероводород (H₂) и натрий сульфат (Na₂SO₄). При этом, в результате реакции образуется 2,24 л водорода при нормальных условиях (н.у.).

Для начала, найдем количество вещества водорода, используя уравнение реакции и объем при н.у.:
2Na + H₂SO₄ -> Na₂SO₄ + H₂

Используя единицы газового объема, выраженные в литрах, мы можем установить моль реагента или продукта, исходя из коэффициентов стехиометрического уравнения. Таким образом, 1 моль газа занимает 22,4 литра при нормальных условиях (н.у.).

Имея объем водорода, мы можем найти количество молей водорода и затем применить стехиометрический коэффициент, который говорит нам о соотношении между водородом и серной кислотой. Зная количество молей серной кислоты, а также ее молярную массу, мы сможем рассчитать массовую долю.

Пример:
Исходя из данных в задаче, имеем: объем водорода равный 2,24 л.

1. Найдем количество молей водорода:

n(H₂) = V(H₂) / Vₘₒₘ(H₂)

n(H₂) = 2,24 л / 22,4 л/моль

n(H₂) = 0,1 моль

2. Зная, что в соответствии с уравнением реакции серная кислота и водород реагируют в соотношении 1:1, получим, что количество молей серной кислоты равно 0,1 моль.

3. Далее, используя молярную массу серной кислоты (H₂SO₄), выраженную в г/моль, и количество молей серной кислоты, найденное на предыдущем шаге, можно найти массу серной кислоты:

m(H₂SO₄) = n(H₂SO₄) * M(H₂SO₄)

4. Наконец, массовая доля серной кислоты (Мд) в растворе определяется отношением массы серной кислоты к массе исходного раствора:

Мд = (m(H₂SO₄) / m(раствор)) * 100%

Совет: Для понимания данной темы рекомендуется ознакомиться с базовыми понятиями химических реакций и стехиометрии. Важно также уметь применять уравнения реакций для расчета массовой доли вещества.

Проверочное упражнение:
В 2-литровом сосуде находится равновесная смесь азота и кислорода при температуре 298 К. По данным Guldberg-Waage, содержание азота составляет 68% об. Определите количество азота в сосуде в граммах. (Молярные массы: N₂ = 28 г/моль, O₂ = 32 г/моль)

Содержание: Массовая доля серной кислоты в растворе

Разъяснение: Для решения данной задачи требуется знание закона сохранения массы и умение рассчитывать массовую долю вещества. Перед расчетом массовой доли серной кислоты необходимо найти количество вещества (моль) выделившегося водорода при реакции.

Сначала найдем количество вещества водорода с использованием уравнения реакции:
H2SO4 + 2Na -> Na2SO4 + 2H2 ↑

Из уравнения видно, что каждый моль серной кислоты (H2SO4) реагирует с 2 молями натрия (Na) и выделяется 2 моля водорода (H2). Поэтому количество вещества натрия будет таким же, как количество вещества серной кислоты, рассчитанное по объему выделившегося водорода.

Далее используем закон сохранения массы:
Масса серной кислоты = масса исходного раствора - масса водорода

Массовая доля серной кислоты = (масса серной кислоты / масса исходного раствора) * 100%

Пример: При реакции выделилось 2,24 л водорода (н.у.). Исходя из этого, найдите массовую долю серной кислоты в растворе.

Совет: Для решения задачи важно хорошо понимать принцип закона сохранения массы и уметь расчитывать количество вещества по объему газа.

Ещё задача: Если при реакции взаимодействия серной кислоты с натрием выделилось 5 л водорода (н.у.), найдите массовую долю серной кислоты в растворе.