Какой объем водорода был выделился при добавлении 12 г железных стружек к раствору, содержащему 9,8 г серной кислоты?

Содержание: Расчет объема выделившегося водорода при реакции с кислотой.

Объяснение: Чтобы решить эту задачу, мы должны использовать знания о стехиометрии и химических реакциях.

Шаг 1: Найдите количество вещества серной кислоты H2SO4 в граммах. Для этого поделите массу серной кислоты (9,8 г) на ее молярную массу (98 г/моль). Получится количество вещества серной кислоты в молях.

Шаг 2: Воспользуйтесь уравнением реакции для серной кислоты с железом:

H2SO4 + Fe -> FeSO4 + H2

Согласно уравнению, каждая молекула серной кислоты требует 1 молекулу железа для реакции, и при этом выделяется 1 молекула водорода.

Шаг 3: Посчитайте количество вещества железа Fe в граммах, используя массу железных стружек (12 г) и молярную массу железа (56 г/моль).

Шаг 4: Сопоставьте количество вещества серной кислоты и железа и определите, какое из веществ будет ограничивающим реагентом. Это вещество, которое закончится раньше и не позволит продолжить реакцию полностью.

Шаг 5: Рассчитайте количество вещества водорода, используя соотношение 1:1 с количеством ограничивающего реагента.

Шаг 6: Найдите объем водорода, используя уравнение состояния идеального газа (V = nRT/P), где n - количество вещества водорода, R - универсальная газовая постоянная, T - температура газа, P - давление газа. Обратите внимание, что температура и давление газа должны быть заданы для получения конкретного значения объема.

Например:
Задано:
Масса железных стружек (Fe) = 12 г
Масса серной кислоты (H2SO4) = 9,8 г

Решение:
Шаг 1: n(H2SO4) = m(H2SO4) / M(H2SO4)
n(H2SO4) = 9,8 г / 98 г/моль = 0,1 моль

Шаг 2: n(Fe) = m(Fe) / M(Fe)
n(Fe) = 12 г / 56 г/моль = 0,214 моль

Шаг 3: Сравнивая коэффициенты уравнения реакции H2SO4 и Fe, видим, что в данной реакции соотношение 1:1. То есть, 0,1 моль H2SO4 потребуется во время реакции 0,1 моль Fe для достижения полной реакции.

Шаг 4: Из шага 3 видим, что H2SO4 является ограничивающим реагентом.

Шаг 5: n(H2) = n(H2SO4) = 0,1 моль

Шаг 6: Для расчета объема водорода необходимо знать температуру и давление газа.

Совет: Чтобы лучше понять эту тему, рекомендуется изучить основы стехиометрии и химических реакций, включая уравнения реакций. Регулярно проводите практические задания, чтобы закрепить свои навыки в данной области.

Дополнительное задание:
Какой объем водорода будет выделен при добавлении 25 г железных стружек к раствору, содержащему 8 г серной кислоты? (Универсальная газовая постоянная R = 0,0821 л*атм/моль*К, температура и давление газа равны 298 К и 1 атм соответственно).