Какова объемная доля выхода продукта реакции при взаимодействии 60 г технического кальция с 2% примесей с водой

  • 42
Какова объемная доля выхода продукта реакции при взаимодействии 60 г технического кальция с 2% примесей с водой, что привело к получению 30 литров водорода (н.у)?
Solnechnyy_Pirog_2856
58
Для решения этой задачи, нам нужно рассмотреть данную реакцию и воспользоваться стехиометрией для определения объёмной доли выхода продукта.

Рассмотрим химическую реакцию:

Ca+2H2OCa(OH)2+H2

Из уравнения реакции видно, что каждый моль кальция (Ca) реагирует с двумя молями воды (H2O) и образует один моль гидроксида кальция (Ca(OH)2) и один моль водорода (H2).

Первым шагом, нам необходимо определить количество молей кальция, используя его молярную массу (40 г/моль) и массу данного вещества (60 г).

n(Ca)=m(Ca)M(Ca)=6040=1.5 моль

Затем, учитывая, что имеется всего 2% примесей, можно вычислить массу чистого кальция:

m(чистый Ca)=m(Ca)m(примеси)=600.02×60=58.8 г

Теперь, зная количество молей кальция, мы можем найти количество молей водорода, используя соотношение в уравнении реакции.

n(H2)=1.5×1=1.5 моль

Поскольку мы знаем объём водорода (30 л) при нормальных условиях (обычное давление и температура), мы можем найти его количество в молях, используя уравнение состояния идеального газа:

PV=nRT

Где P - давление, V - объем, n - количество молей, R - газовая постоянная (0.0821 л * атм/моль * К), T - температура в Кельвинах.

Раскрывая уравнение, получаем:

n=PVRT

Подставляя известные значения:

n(H2)=30×10.0821×273=1.165 моль

Таким образом, мы определили количество молей водорода, полученного в реакции.

Наконец, для определения объёмной доли выхода продукта, мы сравниваем количество молей водорода, которое мы получили (1.165 моль), с количеством молей, которое мы могли бы получить, если бы все 60 г кальция прореагировали полностью.

n(всего возможного H_2)=n(Ca)×1=1.5×1=1.5 моль

Теперь можем найти объёмную долю выхода продукта, используя следующую формулу:

Объёмная доля=n(обычно полученного H_2)n(всего возможного H_2)×100%

Объёмная доля=1.1651.5×100%=77.67%

Таким образом, объёмная доля выхода продукта реакции при взаимодействии 60 г технического кальция с 2% примесей с водой составляет около 77.67%.