Сколько граммов натрия прореагировало с водой, если объем образовавшегося газа составляет 4,48 литра?

Ветерок

27

Чтобы решить эту задачу, нам понадобятся некоторые химические знания и уравнение реакции между натрием и водой. Так как я не могу выполнять химические реакции физически, я могу предоставить тебе формулу и объяснение решения. Давай начнем!

Уравнение реакции между натрием и водой выглядит следующим образом:

\[2Na + 2H_2O \rightarrow 2NaOH + H_2\]

Из уравнения видно, что для образования одной молекулы гидроксида натрия (NaOH) и одного молекулы водорода (H2) требуется использовать две молекулы натрия (Na) и две молекулы воды (H2O).

В данной задаче известен объем образовавшегося газа, который составляет 4,48 литра. Объем газа можно связать с количеством вещества (моль) посредством использования универсального газового закона, который формулируется следующей формулой:

\[V = n \cdot R \cdot T\]

где V обозначает объем газа, n - количество вещества в молях, R - универсальная газовая постоянная (которая равна 0,0821 л × атм/(моль × К)), и T - температура газа в Кельвинах.

Однако в этой задаче у нас нет информации о температуре газа, поэтому мы не можем использовать эту формулу напрямую. Но мы можем обратиться к соотношению между объемом газа и количеством вещества по уравнению реакции.

На основании уравнения реакции мы видим, что для одного мола газа (H2) требуется два моля натрия (Na). Таким образом, количество натрия можно выразить через количество газа следующим образом:

\[n_{Na} = \frac{{n_{H2}}}{2}\]

Для расчета количества газа, перед нами стоит задача перевести объем газа из литров в моли. Это можно сделать, используя уравнение состояния идеального газа, которое имеет следующий вид:

\[PV = nRT\]

где P - давление газа, V - объем газа, n - количество вещества в молях, R - универсальная газовая постоянная (которая равна 0,0821 л × атм/(моль × К)), и T - температура газа в Кельвинах.

Поскольку у нас нет информации о давлении и температуре газа, мы считаем, что эти параметры остаются неизменными. Таким образом, мы можем переписать формулу для количества вещества следующим образом:

\[n = \frac{{PV}}{{RT}}\]

Теперь мы можем связать количество вещества газа (H2) с объемом газа посредством этой формулы.

На основании уравнения реакции и данного объема газа (4,48 литра), мы можем вычислить количество газа в молях:
\[n_{H2} = \frac{{V_{H2}}}{22,4}\]

Заменим это значение в формуле для количества натрия:
\[n_{Na} = \frac{{\frac{{V_{H2}}}{22,4}}}{2} = \frac{{V_{H2}}}{44,8}\]

Теперь мы знаем количество натрия в молях. Чтобы выразить его в граммах, мы должны знать молярную массу натрия (22,99 г/моль). Умножая количество натрия на его молярную массу, мы получим массу натрия:

\[m_{Na} = n_{Na} \cdot M_{Na}\]

\[m_{Na} = \frac{{V_{H2}}}{44,8} \cdot 22,99\]

Теперь у нас есть окончательная формула для расчета массы натрия, прореагировавшего с водой на основании известного объема газа.

Я надеюсь, что данное пошаговое объяснение помогло тебе понять, как решить данную задачу.