Каков будет объём газа (в н. у.), высвобождающегося при реакции 150 г 14,7%-ного раствора серной кислоты с карбонатом

Кедр

67

Для решения данной задачи, нам сначала необходимо вычислить количество вещества серной кислоты и карбоната магния, затем определить стехиометрические коэффициенты и, наконец, вычислить объем высвобождающегося газа.

1. Найдем количество вещества серной кислоты (\(n_1\)):
Масса серной кислоты, заданная в задаче, равна 150 г.
Для вычисления количества вещества, воспользуемся формулой:
\[n_1 = \frac{m_1}{M_1}\]
где \(m_1\) - масса серной кислоты, \(M_1\) - молярная масса серной кислоты.

Молярная масса серной кислоты (H2SO4) равна:
\(M_1 = 2 \cdot M_H + M_S + 4 \cdot M_O\),
где \(M_H\), \(M_S\) и \(M_O\) - молярные массы водорода, серы и кислорода соответственно.

Подставим значения:
\(M_H = 1\,g/mol\), \(M_S = 32\,g/mol\) и \(M_O = 16\,g/mol\).
Получим:
\(M_1 = 2 \cdot 1 + 32 + 4 \cdot 16 = 98\,g/mol\).

Теперь можно вычислить количество вещества серной кислоты (\(n_1\)):
\(n_1 = \frac{150}{98}\) моль.

2. Вычислим количество вещества карбоната магния (\(n_2\)):
В задаче не указана масса карбоната магния, поэтому мы не можем вычислить количество вещества напрямую. Однако, у нас есть концентрация раствора серной кислоты.
Сначала найдем массу раствора серной кислоты в граммах:
\(m_{\text{раствора}} = m_1 + m_2\),
где \(m_2\) - масса раствора карбоната магния.

Теперь найдем количество вещества карбоната магния (MgCO3):
\(n_2 = \frac{m_2}{M_2}\),
где \(M_2\) - молярная масса карбоната магния.

Затем можно использовать соотношение стехиометрических коэффициентов реакции для определения соотношения количества вещества серной кислоты и карбоната магния.
Балансированное уравнение реакции выглядит следующим образом:
\(H2SO4 + MgCO3 \rightarrow MgSO4 + CO2 + H2O\).

Из уравнения видно, что соотношение между \(n_1\) и \(n_2\) является 1:1, то есть \(n_1 = n_2\).

3. Определяем объем высвобождающегося газа:
По уравнению реакции видно, что при реакции образуется \(n_2\) моль \(CO_2\). Чтобы найти объем \(CO_2\) в дециметрах кубических (дм³), воспользуемся уравнением состояния идеального газа:
\(V = n \cdot V_{\text{мольный}}\),
где \(V\) - объем газа, \(n\) - количество вещества газа, \(V_{\text{мольный}}\) - молярный объем газа.

Mолярный объем газа при нормальных условиях равен:
\(V_{\text{мольный}} = 22,4\, \text{l/mol}\) или \(22,4\, \text{дм³/моль}\).

Таким образом, объем газа \(V\) можно выразить следующим образом:
\(V = n_2 \cdot V_{\text{мольный}}\).

Подставим значения:
\(V = n_2 \cdot 22,4\).

Теперь вычислим значение объема газа, округленное до сотых:
\(V = 22,4 \cdot \frac{150}{98} = 34,28\).

Ответ: объем газа, высвобождающегося при реакции, равен 34,28 дм³.