Яким буде об єм газу, що виникне після додавання сульфатної кислоти масою 20 г з вмістом Н2SO4, на залізо?

Чудесный_Король

10

Для того чтобы решить эту задачу, нам необходимо знать химическую реакцию между сульфатной кислотой (H2SO4) и железом (Fe).

Уравнение реакции будет выглядеть следующим образом:

$$H2SO4+Fe\to FeSO4+H2$$

Из уравнения видно, что при реакции сульфатной кислоты с железом образуются сульфат железа (FeSO4) и молекулы водорода (H2).

Теперь, для того чтобы найти объем газа (H2), который образуется при реакции, нам необходимо воспользоваться законом сохранения вещества и дробными молями реагентов.

Молярная масса сульфатной кислоты (H2SO4) составляет около 98 г/моль, поэтому масса 20 г сульфатной кислоты будет равна:

$$n_{H2SO4}=\frac{20\text{г}}{98\text{г/моль}}\approx 0,2041\text{моль}$$

Теперь посмотрим на уравнение реакции и увидим, что коэффициент при молекуле водорода (H2) равен 1. Это означает, что 1 моль сульфатной кислоты (H2SO4) соответствует 1 моль молекулы водорода (H2).

Таким образом, количество молекул водорода, образующихся при реакции сульфатной кислоты с железом, будет равно количеству молекул сульфатной кислоты. То есть:

$$n_{H2}=0,2041\text{моль}$$

Теперь, чтобы найти объем газа, мы должны воспользоваться уравнением состояния идеального газа:

$$V=n\cdot R\cdot T$$

Где V - объем газа, n - количество вещества газа (в молях), R - универсальная газовая постоянная (около 0,0821 л⋅атм/(моль⋅К)), T - температура в Кельвинах.

Если предположить, что реакция происходит при комнатной температуре, то можно принять T = 298 К.

Тогда,

$$V=n_{H2}\cdot R\cdot T=0,2041\text{моль}\cdot 0,0821\text{л⋅атм/(моль⋅К)}\cdot 298\text{К}\approx 4,92\text{л}$$

Таким образом, объем газа водорода, который образуется при реакции сульфатной кислоты массой 20 г с железом, составит около 4,92 литра.