Какой объем водорода выделился при взаимодействии 5 г кальция с соляной кислотой и как это соотносится с теоретически

Skvoz_Pesok

12

Для решения данной задачи необходимо использовать химические уравнения и знания о стехиометрии реакций. Дано, что 5 г кальция (Ca) взаимодействует с соляной кислотой (HCl).

Начнем с записи химического уравнения для данной реакции:

\[ \text{Ca} + 2\text{HCl} \rightarrow \text{CaCl}_2 + \text{H}_2 \]

Из уравнения видно, что при реакции 1 моль кальция (40 г) соответствует 1 моль водорода (2 г). Таким образом, мы можем использовать этот факт для решения задачи.

1. Найдем количество моль кальция, используя его молярную массу:

\[ \text{Количество моль кальция} = \frac{\text{Масса кальция}}{\text{Молярная масса кальция}} \]

\[ \text{Количество моль кальция} = \frac{5\, \text{г}}{40\, \text{г/моль}} = 0.125\, \text{моль} \]

2. Зная, что количество моль водорода равно количеству моль кальция, найдем массу водорода:

\[ \text{Масса водорода} = \text{Количество моль водорода} \times \text{Молярная масса водорода} \]

\[ \text{Масса водорода} = 0.125\, \text{моль} \times 2\, \text{г/моль} = 0.25\, \text{г} \]

Таким образом, при взаимодействии 5 г кальция с соляной кислотой выделяется 0.25 г водорода.

Теперь рассмотрим соотношение с теоретически возможным объемом. Для этого мы должны использовать соотношение между объемом газа и его количеством в молях, известное как уравнение состояния идеального газа:

\[ V = n \times V_m \times \frac{P}{T} \]

где \( V \) - объем газа, \( n \) - количество моль газа, \( V_m \) - молярный объем (при стандартных условиях примерно равен 22.4 л/моль), \( P \) - давление газа и \( T \) - температура газа.

В нашем случае, так как мы знаем массу водорода, мы можем найти количество моль водорода и затем рассчитать соответствующий объем.

3. Найдем количество моль водорода, используя его молярную массу (2 г/моль):

\[ \text{Количество моль водорода} = \frac{\text{Масса водорода}}{\text{Молярная масса водорода}} \]

\[ \text{Количество моль водорода} = \frac{0.25\, \text{г}}{2\, \text{г/моль}} = 0.125\, \text{моль} \]

4. Рассчитаем объем водорода, используя уравнение состояния идеального газа:

\[ V = n \times V_m \times \frac{P}{T} = 0.125\, \text{моль} \times 22.4\, \text{л/моль} \]

При условиях комнатной температуры и давлении (обычно принимаемые как 25°C и 1 атм), температура и давление можно не учитывать и принять \( V = 0.125\, \text{моль} \times 22.4\, \text{л/моль} = 2.8\, \text{л} \).

Таким образом, теоретически возможный объем водорода, выделяющегося при взаимодействии 5 г кальция с соляной кислотой, составляет примерно 2.8 л.