Сколько объема водорода при н.у. будет выделено при воздействии избытка 10%-ной серной кислоты на 100г латуни

Химия: Расчеты вещественных реакций

Объяснение: Для решения данной задачи, мы должны использовать знания о стехиометрии и процентах в реакциях.

Первым шагом является нахождение массы меди в 100 г латуни, используя процентное содержание меди. 67,5% меди означает, что в 100 г латуни содержится 67,5 г меди.

Затем, используя массы меди и серной кислоты, мы можем вычислить количество водорода, выделяющегося при реакции. Эта реакция между медью и серной кислотой представленная уравнением:
Cu + H2SO4 -> CuSO4 + H2

Одна моль меди (Cu) реагирует с четырьмя молями серной кислоты (H2SO4) и образует одну моль водорода (H2). Следовательно, массовые соотношения такие: 31.75г Cu + 98г H2SO4 -> 63.5г CuSO4 + 2г H2

Конечный шаг - вычисление массы серной кислоты, используя процент избытка (10%). Избыточная серная кислота равна 10% от массы меди.

Теперь мы можем использовать все эти данные, чтобы рассчитать объем водорода при н.у. (0°C и 1 атм), используя идеальный газовый закон (V = nRT/P). Поскольку мы находимся при н.у., температура (T) равна 0°C или 273K.

Пример использования:

Масса меди (Cu) = 100 г
Процент меди (Cu) в латуни = 67.5%
Молярная масса меди (Cu) = 63.5 г/моль
Молярная масса серной кислоты (H2SO4) = 98 г/моль
Масса серной кислоты (H2SO4) = масса меди * (процент избытка / 100) = 100 г * (10/100) = 10 г

Теперь, используя массы Cu и H2SO4, находим количество молей Cu, H2SO4 и H2:
Моль Cu = масса Cu / молярная масса Cu = 67.5 г / 63.5 г/моль = 1.063 моль
Моль H2SO4 = масса H2SO4 / молярная масса H2SO4 = 10 г / 98 г/моль = 0.102 моль
Моль H2 = моль Cu * (2 моль H2 / 1 моль Cu) = 1.063 моль * (2 моль H2 / 1 моль Cu) = 2.126 моль

Теперь мы можем использовать идеальный газовый закон, чтобы рассчитать объем водорода при н.у.:
V = nRT / P, где n = количество молей H2, R = универсальная газовая постоянная, P = давление (1 атм), T = температура (0°C или 273 K)
V = 2.126 моль * 0.0821 л*атм/моль*К * 273 К / 1 атм = 48.034 л

Совет: Для лучшего понимания задачи, хорошо знакомьтесь с концепцией процентного содержания вещества в смеси и формулами, связанными с уравнениями реакций и массовыми соотношениями. Также полезно знать универсальную газовую постоянную и идеальный газовый закон.

Упражнение: Каков будет объем водорода при н.у., если добавить такое же количество серной кислоты, но на этот раз начальная масса Cu составляет 200 г? (Учтите, что процент Cu в латуни остается без изменений)