Какой объем водорода можно сгенерировать при реакции 50 г серной кислоты с концентрацией 30% и 40 г цинка?

Объем водорода, выделяемого при реакции серной кислоты с цинком, можно рассчитать, зная количество вещества цинка (Zn) и использовав молярные соотношения реакции.

Дано: масса серной кислоты (H₂SO₄) - 50 г, концентрация серной кислоты - 30%, масса цинка (Zn) - 40 г.

Шаг 1: Найдем количество вещества серной кислоты (H₂SO₄):
Для этого воспользуемся формулой:
масса = количество вещества × молярная масса
Молярная масса серной кислоты (H₂SO₄) равна 98 г/моль (32 г/моль для S и 4 г/моль для H, умноженные на 2, плюс 16 г/моль для O, умноженные на 4).
Количество вещества серной кислоты можно найти, разделив массу на молярную массу:
количество вещества = масса / молярная масса
количество вещества (H₂SO₄) = 50 г / 98 г/моль ≈ 0,51 моль

Шаг 2: Рассмотрим уравнение реакции:
H₂SO₄ + Zn → ZnSO₄ + H₂
Согласно уравнению, коэффициенты дает соотношение между количеством вещества возле реагентов и продуктов реакции. В данном случае коэффициенты между водородом и серной кислотой в данном уравнении равны 1, то есть одна моль серной кислоты дает одну моль водорода.

Шаг 3: Найдем количество вещества цинка (Zn) и водорода (H₂):
Количество вещества цинка равно:
количество вещества (Zn) = масса / молярная масса
количество вещества (Zn) = 40 г / 65 г/моль ≈ 0,62 моль
Так как соотношение между серной кислотой и цинком 1:1, количество вещества водорода равно: 0,51 моль

Шаг 4: Найдем объем водорода при стандартных условиях (273К и 1 атм):
Для этого воспользуемся уравнением состояния идеального газа:
V = nRT/P,
где V - объем газа, n - количество вещества газа, R - универсальная газовая постоянная (0,0821 л·атм/моль·К), T - температура в Кельвинах, P - давление в атмосферах.

Подставим значения:
V = 0,51 моль × 0,0821 л·атм/моль·К × 273K / 1 атм ≈ 11,3 л

Ответ: При реакции 50 г серной кислоты с концентрацией 30% и 40 г цинка, можно сгенерировать около 11,3 л водорода.

Совет: Для более полного понимания данной реакции, рекомендуется обратить внимание на состав веществ, уравнения реакции и использование молярных соотношений.

Закрепляющее упражнение: Какой объем водорода можно получить при реакции 60 г серной кислоты с концентрацией 40% и 35 г цинка? (Универсальная газовая постоянная равна 0,0821 л·атм/моль·К)