Какой объем водорода будет выделен при реакции 1 г сплава с массовой долей калия 30% и натрия 70%, если водород измерен

Paryaschaya_Feya

64

Для решения этой задачи, нам будет необходимо воспользоваться химическими знаниями о стехиометрии реакций.

1. Сначала определим молекулярные массы элементов, участвующих в реакции. Молярная масса калия \(K\) = 39 г/моль, а молярная масса натрия \(Na\) = 23 г/моль.

2. Затем рассчитаем, какой массы калия и натрия содержится в 1 г сплава. Поскольку калий составляет 30%, а натрий - 70%, массы соответствующих элементов будут равны:
\[
m(K) = 1 г \times 0.3 = 0.3 г
\]
\[
m(Na) = 1 г \times 0.7 = 0.7 г
\]

3. Теперь найдем количество вещества молекул \(K\) и \(Na\) через их массы:
\[
n(K) = \frac{m(K)}{M(K)} = \frac{0.3 г}{39 г/моль} \approx 0.0077 моль
\]
\[
n(Na) = \frac{m(Na)}{M(Na)} = \frac{0.7 г}{23 г/моль} \approx 0.0304 моль
\]

4. Далее, установим, какое количество водорода будет выделяться при реакции. Из химического уравнения реакции известно, что на каждый моль калия идет 2 моля водорода, а на каждый моль натрия - 2 моля водорода. Следовательно, для калия:
\[
n(H_2)_{K} = 2 \times n(K) = 2 \times 0.0077 моль = 0.0154 моль
\]
для натрия:
\[
n(H_2)_{Na} = 2 \times n(Na) = 2 \times 0.0304 моль = 0.0608 моль
\]

5. Общее количество водорода, которое будет выделено при реакции, равно сумме количеств водорода, выделяющегося от калия и натрия:
\[
n(H_2)_{общ} = n(H_2)_{K} + n(H_2)_{Na} = 0.0154 моль + 0.0608 моль = 0.0762 моль
\]

6. И наконец, рассчитаем объем водорода при стандартных условиях (0 градусов Цельсия и 101.3 кПа). Для этого воспользуемся уравнением состояния идеального газа:
\[
V = \frac{nRT}{P}
\]
где \(R = 0.0821\) л*атм/(моль*К) - универсальная газовая постоянная.

Подставляем значения:
\[
V = \frac{0.0762 моль \times 0.0821 л*атм/(моль*К) \times 273 K}{101.3 кПа} \approx 1.48 л
\]

Итак, при реакции 1 г сплава с массовой долей калия 30% и натрия 70% будет выделено примерно 1.48 литра водорода при 20 градусах и 92 кПа.