Сколько массы KOH образуется и какой объем (н.у.) водорода H2 выделяется при реакции калия с водой, при условии

Andreevich

18

Для решения этой задачи нам необходимо использовать закон сохранения массы, согласно которому масса всех реагентов должна быть равна массе всех продуктов реакции.

Шаг 1: Рассчитаем количество водорода, выделяющегося при реакции калия с водой. Реакция калия с водой протекает по следующему уравнению:

\[2K + 2H_2O \rightarrow 2KOH + H_2\]

Так как водород выделяется кратно единице реагента, то для рассчета его количества нам понадобится мольное соотношение.

Молярная масса K = 39,1 г/моль, молярная масса H2O = 18,0 г/моль.
Молярная масса KOH = 56,1 г/моль, молярная масса H2 = 2,0 г/моль.

Так как у нас входит 20,0 г калия, используем формулу для расчета количества вещества:

\[n_{K} = \frac{m_{K}}{M_{K}}\]
\[n_{K} = \frac{20,0 г}{39,1 г/моль} \approx 0,511 моль\]

Согласно уравнению реакции, коэффициент перед калием равен 2, что означает, что для его полного превращения в KOH понадобится два моля калия. Расчет количества вещества водорода осуществим по следующей формуле:

\[n_{H_2} = 2 \times n_{K} = 2 \times 0,511 моль = 1,023 моль\]

Теперь, используя формулу для расчета массы вещества, найдем массу KOH, получаемую в реакции:

\[m_{KOH} = n_{KOH} \times M_{KOH}\]
\[m_{KOH} = 0,511 моль \times 56,1 г/моль \approx 28,67 г\]

Таким образом, масса KOH, образующейся при реакции, составляет около 28,67 г.

По закону Гей-Люссака между объемом вещества газа и количеством вещества существует прямая пропорциональность. Однако, для придания ответу полноты, нам необходимо выбрать условия нормальных условий (н.у.). При н.у. температура составляет 273,15 К и давление 101,325 кПа.

Молярный объем любого газа при н.у. равен 22,414 л/моль. Рассчитаем объем водорода при н.у., который выделяется в результате реакции:

\[V_{H_2} = n_{H_2} \times V_m \]
\[V_{H_2} = 1,023 моль \times 22,414 л/моль \approx 22,95 л\]

Таким образом, объем водорода, выделяющегося при реакции калия с водой при н.у., составляет около 22,95 л.