Каков объем выделившегося водорода после добавления 12 г железных стружек в раствор, содержащий 9,8 г серной кислоты?

Синица

54

Хорошо, чтобы решить эту задачу, нам нужно использовать знания о химической реакции между железом и серной кислотой. Реакционное уравнение выглядит следующим образом:

Fe + H2SO4 → FeSO4 + H2

Из уравнения мы видим, что одна молекула железа реагирует с одной молекулой серной кислоты, образуя одну молекулу сульфата железа и одну молекулу водорода.

Сначала найдем количество вещества железа, содержащееся в стружках. Формула для вычисления количества вещества \(n\) выглядит следующим образом:

\[n = \frac{m}{M}\]

Где \(m\) - масса вещества, \(M\) - молярная масса вещества.

Молярная масса железа (Fe) равна 55,85 г/моль. Подставим значения в формулу:

\[n_{Fe} = \frac{12 \, \text{г}}{55,85 \, \text{г/моль}} \approx 0,215 \, \text{моль}\]

Теперь найдем количество вещества серной кислоты (H2SO4) по той же формуле:

Молярная масса серной кислоты (H2SO4) равна 98 г/моль:

\[n_{H2SO4} = \frac{9,8 \, \text{г}}{98 \, \text{г/моль}} = 0,1 \, \text{моль}\]

Так как соотношение между железом и серной кислотой в уравнении реакции 1:1, то мы видим, что в нашей задаче будут реагировать все имеющиеся молекулы железа и серной кислоты.

Из уравнения мы видим, что 1 моль железа образует 1 моль водорода. Таким образом, количество водорода, выделившегося в результате реакции, будет равно количеству молей железа:

\[n_{H2} = n_{Fe} = 0,215 \, \text{моль}\]

Теперь найдем массу выделившегося водорода, используя формулу:

\[m_H = n \times M\]

Молярная масса водорода (H2) равна 2 г/моль:

\[m_H = 0,215 \, \text{моль} \times 2 \, \text{г/моль} = 0,43 \, \text{г}\]

Таким образом, объем выделившегося водорода будет равен массе, поделенной на плотность водорода при заданных условиях. При стандартных условиях плотность водорода равна примерно 0,09 г/л. Подставим значения:

\[V_H = \frac{m_H}{\rho_H} = \frac{0,43 \, \text{г}}{0,09 \, \text{г/л}} = 4,78 \, \text{л}\]

Таким образом, объем выделившегося водорода составит приблизительно 4,78 л.