Який обсяг водню утворився при реакції 12 г оцтової кислоти з натрієм?

Хрусталь

10

У данной задачи нам требуется определить объем водорода, образовавшегося при реакции 12 г оцтовой кислоты (CH3COOH) с натрием (Na).

Для начала, нам необходимо составить уравнение реакции, исходя из химических формул веществ. Расщепляем оцтовую кислоту на ионы, обволакивая каждую часть реакции зарядами, а затем балансируем уравнение:

\[CH_3COOH + Na \rightarrow CH_3COONa + H_2\]

Теперь мы видим, что при реакции образуется натриевая соль оцтовой кислоты (CH3COONa) и молекула водорода (H2).

Для того чтобы определить объем H2, нам необходимо использовать закон Гай-Люссака, который устанавливает, что при одинаковых условиях объемы газов, участвующих в химической реакции, пропорциональны их коэффициентам в уравнении реакции.

Сравнивая коэффициенты водорода и оцтовой кислоты, видим, что коэффициент перед H2 равен 1, а коэффициент перед оцтовой кислотой также равен 1. Это означает, что объемы H2 и CH3COOH в данной реакции совпадают.

Теперь перейдем к расчетам. Одна моль оцтовой кислоты CH3COOH имеет молярную массу приблизительно 60 г/моль (уточнение молярной массы можно найти в таблице химических элементов и соединений). Так как у нас есть 12 г оцтовой кислоты, мы можем рассчитать количество молей оцтовой кислоты:

\[\text{моль CH3COOH} = \frac{\text{масса CH3COOH}}{\text{молярная масса CH3COOH}} = \frac{12 \, \text{г}}{60 \, \text{г/моль}} = 0,2 \, \text{моль CH3COOH}\]

Таким образом, в данной реакции участвует 0,2 моль H2.

Теперь нам нужно определить мольную массу водорода H2, чтобы рассчитать его объем. Молярная масса H2 равна 2 г/моль (ведь H2 - это молекула водорода, состоящая из двух атомов водорода массой около 1 атомного массового номера).

Теперь можем рассчитать объем H2:

\[\text{объем H2} = \text{количество молей H2} \times \text{молярная масса H2} = 0,2 \, \text{моль} \times 2 \, \text{г/моль} = 0,4 \, \text{г}\]

Таким образом, объем водорода, образовавшегося при реакции, составляет 0,4 г.

Однако, для ответа в задаче требуется указать объем, а не массу. Чтобы перейти к объему, мы можем использовать соотношение между массой и объемом газа при нормальных условиях (температура 0 °C и давление 1 атм):

\[\text{объем H2 (при н.у.)} = \frac{\text{масса H2}}{\text{плотность H2 (при н.у.)}}\]

Если мы знаем, что плотность водорода при нормальных условиях составляет примерно 0,09 г/л, то мы можем рассчитать объем:

\[\text{объем H2 (при н.у.)} = \frac{0,4 \, \text{г}}{0,09 \, \text{г/л}} \approx 4,44 \, \text{л}\]

Таким образом, объем водорода, образовавшегося при данной реакции, составляет приблизительно 4,44 л.