Яким буде обсяг виділеного водню, якщо 150 г оцтової кислоти, що містить 20% домішок, будуть реагувати з надлишком

Тема занятия: Реакция оцтовой кислоты с натрием

Инструкция:
Для решения данной задачи необходимо использовать молярные массы веществ и уравнение реакции оцтовой кислоты с натрием.
Уравнение реакции: CH3COOH + Na -> CH3COONa + 1/2H2

1. Найдем количество вещества оцтовой кислоты (CH3COOH), используя молярную массу этого вещества.
Молярная масса CH3COOH = 60 г/моль
Количество вещества оцтовой кислоты = масса / молярная масса
= 150 г / 60 г/моль
= 2,5 моль

2. Рассмотрим 20% содержание домишек в оцтовой кислоте. Это означает, что 20% от веса оцтовой кислоты являются домишки.
Масса домишек = 20% от массы оцтовой кислоты
= 0,2 * 150 г
= 30 г
Масса чистой оцтовой кислоты = масса оцтовой кислоты - масса домишек
= 150 г - 30 г
= 120 г

3. Так как натрий в избытке, он будет полностью реагировать с оцтовой кислотой в соответствии с уравнением реакции.
Из уравнения реакции видно, что каждый моль оцтовой кислоты реагирует с молью натрия, образуя 1/2 моля водорода.
Объем выделившегося водорода зависит от количества образовавшегося вещества в результате реакции.

4. Найдем количество вещества водорода, используя стехиометрию реакции.
Так как каждый моль оцтовой кислоты реагирует с молью натрия, образуя 1/2 моля водорода, то количество вещества
водорода равно количеству вещества оцтовой кислоты, умноженному на 1/2.
Количество вещества водорода = 2,5 моль * 1/2
= 1,25 моль

5. Для расчета объема выделившегося водорода, придется использовать уравнение состояния идеального газа - PV = nRT,
где P - давление, V - объем, n - количество вещества, R - универсальная газовая постоянная, T - температура в Кельвинах.
Учитывая, что объем выделившегося водорода нас интересует, а другие величины (давление, температура) неизвестны, фактически, уравнение будет выглядеть следующим образом:
V = nRT / P, где P > 0.
Что такое P? P, в контексте данной задачи, можно считать постоянной при данной комнатной температуре.
Итак, при расчете объема выделившегося водорода мы используем идеальный газовый закон.

6. Проведем расчет объема выделившегося водорода при помощи уравнения состояния идеального газа.
Объем водорода = (количество вещества водорода) * (универсальная газовая постоянная) * (температура в Кельвинах) / (давление)
= 1,25 моль * 8,314 Дж/(моль·К) * 298 К / P
= 3117,725 Дж / P


Совет: Чтобы правильно решить задачи, связанные с реакциями химических веществ, необходимо уметь уравновесить уравнения реакций и использовать стехиометрию для расчетов количества вещества и объема газов.

Ещё задача:
Если использовать 150 г чистой оцтовой кислоты (без домишек), какой объем водорода выделится, если она будет реагировать с надлишком 10 г металлического натрия при комнатной температуре и давлении 1 атм? (Все данные в условии задачи являются реалистическими и на такие данные можно ответить математически.)