Каков практический процент выхода газа при реакции натрия массой 11,5 г с водой, которая привела к образованию

Dobryy_Drakon_8962

50

Чтобы решить эту задачу, необходимо воспользоваться законом простых пропорций и химическими уравнениями реакции. Закон простых пропорций устанавливает равенство соотношений масс веществ, участвующих в реакции. Химическое уравнение покажет нам, как соотносятся массы веществ в рамках реакции.

1. Составим химическое уравнение реакции:

\[2Na + 2H_2O → 2NaOH + H_2\]

В данном уравнении видно, что 2 моль натрия (Na) реагируют с 2 молями воды (H2O) и образуется 1 моль водорода (H2) и 2 моль гидроксида натрия (NaOH).

2. Рассчитаем количество молей газа водорода, зная его объем при нормальных условиях. По определению, 1 моль любого газа занимает при нормальных условиях (температура 0 °C и давление 1 атм) объем 22,4 литра.

В данной задаче указан объем водорода, равный 4,2 литра. Это значит, что количество молей водорода равно:

\[n(H2) = \frac{V(H2)}{V(molar)}\]
\[n(H2) = \frac{4,2}{22,4} = 0,1875 \ моль \ H2\]

3. Теперь с помощью химического уравнения реакции можно установить, какое количество натрия (Na) необходимо для образования данного количества водорода (H2).

Исходя из уравнения балансировки, известно, что каждые 2 моля водорода (H2) образуются при реакции 2 молей натрия (Na). Расчитаем количество молей натрия (Na), используя пропорцию:

\[\frac{n(Na)}{n(H2)} = \frac{n(Na)}{0,1875} = \frac{2}{2}\]

Отсюда найдем количество молей натрия (Na):

\[n(Na) = 0,1875 \ моль \ Na \times \frac{2}{2} = 0,1875 \ моль \ Na\]

4. Наконец, рассчитаем массу натрия (Na), зная его количество молей и молярную массу (M(Na)).

Молярная масса натрия (Na) равна 22,99 г/моль. Теперь мы можем рассчитать массу натрия:

\[m(Na) = n(Na) \times M(Na) = 0,1875 \ моль \times 22,99 \ г/моль = 4,315875 \ г\]

5. Теперь, чтобы найти практический процент выхода газа, сравним массу натрия, указанную в условии задачи, с массой натрия, рассчитанной по реакции.

Масса натрия, указанная в условии задачи, составляет 11,5 г. Рассчитаем процент выхода газа:

\[Процент \ выхода = \left(\frac{m(Na)}{m(ист)}\right) \times 100\]
\[Процент \ выхода = \left(\frac{4,315875}{11,5}\right) \times 100 = 37,48\%\]

Таким образом, практический процент выхода газа при реакции натрия с водой составляет 37,48%.