1. Взаимодействие магния с серной кислотой
При взаимодействии магния с серной кислотой образуется водород. Для расчета объема водорода‚ который образуется при данной реакции‚ необходимо знать количество магния и концентрацию раствора серной кислоты.Допустим‚ у нас есть 20 г 2% раствор серной кислоты‚ то есть в 100 мл раствора содержиться 2 г серной кислоты.
Для начала‚ мы должны определить количество магния‚ необходимого для реакции; Для этого используем уравнение реакции⁚
Mg H2SO4 → MgSO4 H2
По уравнению‚ для полного взаимодействия 1 моль магния необходимо 1 моль серной кислоты. Из этого следует‚ что молярное соотношение между магнием и серной кислотой равно 1⁚1.Атомная масса магния составляет около 24 г/моль‚ следовательно‚ в данном случае у нас будет примерно 0‚83 моль магния.Таким образом‚ мы можем сделать вывод‚ что при данной реакции образуется 0‚83 моль водорода.
Теперь‚ чтобы рассчитать объем водорода‚ используем закон Авогадро⁚
V n * Vm‚
где V ― объем водорода‚ n ⎼ количество молей водорода‚ Vm ⎼ молярный объем (24 л/моль).Подставляя значения‚ получаем⁚
V 0‚83 моль * 24 л/моль 19‚92 л.Таким образом‚ при взаимодействии магния с 20 г 2% раствором серной кислоты‚ образуется примерно 19‚92 л водорода (нормальных условиях).2. Взаимодействие цинка с серной кислотой
Аналогично‚ для рассчета объема водорода‚ который образуется при взаимодействии цинка с 50 г 12‚5% раствором серной кислоты‚ необходимо знать количество цинка и концентрацию раствора серной кислоты.Предположим‚ что в 100 мл раствора содержится 12‚5 г серной кислоты. Таким образом‚ имеем концентрацию раствора серной кислоты в г/мл.
Затем‚ определяем количество цинка‚ используя уравнение реакции⁚
Zn H2SO4 → ZnSO4 H2
По этому уравнению‚ для полного взаимодействия 1 моль цинка требуется 1 моль серной кислоты. Это означает‚ что молярное соотношение между цинком и серной кислотой также равно 1⁚1.
Атомная масса цинка составляет приблизительно 65 г/моль‚ поэтому у нас будет около 0‚77 моль цинка.Таким образом‚ по данной реакции образуется примерно 0‚77 моль водорода.Используя закон Авогадро‚ рассчитываем объем водорода⁚
V n * Vm‚
где V ― объем водорода‚ n ― количество молей водорода‚ Vm ⎼ молярный объем (24 л/моль).Подставляя значения‚ получаем⁚
V 0‚77 моль * 24 л/моль 18‚48 л.Таким образом‚ при взаимодействии цинка с 50 г 12‚5% раствором серной кислоты‚ образуется примерно 18‚48 л водорода (нормальных условиях).3. Образование сульфата бария
Для определения массы сульфата бария‚ образующегося при взаимодействии серной кислоты с 200 г 17‚1%-ным раствором гидроксида бария‚ необходимо знать молярное соотношение между гидроксидом бария и серной кислотой.Уравнение реакции между гидроксидом бария и серной кислотой⁚
Ba(OH)2 H2SO4 → BaSO4 2H2O
По этому уравнению видно‚ что для полного взаимодействия 1 моль гидроксида бария требуется 1 моль серной кислоты; Таким образом‚ молярное соотношение между гидроксидом бария и серной кислотой составляет 1⁚1. Перед рассчетом массы сульфата бария‚ определим количество гидроксида бария в 200 г 17‚1%-ного раствора. 17‚1% раствор гидроксида бария означает‚ что в 100 г раствора содержится 17‚1 г гидроксида бария. Молярная масса гидроксида бария составляет около 171 г/моль‚ поэтому имеем примерно 0‚1 моль гидроксида бария. Теперь мы можем установить мольное соотношение между гидроксидом бария и сульфатом бария‚ которое также равно 1⁚1.
Из этого следует‚ что при взаимодействии 0‚1 моль гидроксида бария образуется 0‚1 моль сульфата бария.Молярная масса сульфата бария составляет около 233 г/моль‚ поэтому масса образовавшегося сульфата бария составит⁚
масса молярная масса * количество молей 233 г/моль * 0‚1 моль 23‚3 г.Таким образом‚ при взаимодействии раствора серной кислоты с 200 г 17‚1%-ным раствором гидроксида бария‚ образуется примерно 23‚3 г сульфата бария.4. Расчет объема потраченной кислоты
Для расчета объема потраченной кислоты при растворении железной детали массой 23‚8 г в 10%-ом растворе серной кислоты с плотностью 1‚04 г/мл‚ необходимо знать массу железной детали и концентрацию раствора.
Масса железной детали составляет 23‚8 г.10%-ый раствор серной кислоты означает‚ что в 100 мл раствора содержится 10 г серной кислоты. Таким образом‚ имеем концентрацию раствора серной кислоты в г/мл.Теперь‚ чтобы рассчитать объем потраченной кислоты‚ используем формулу⁚
V масса / плотность‚
где V ⎼ объем кислоты‚ масса ― масса железной детали‚ плотность ― плотность раствора серной кислоты.Подставляя значения‚ получаем⁚
V 23‚8 г / 1‚04 г/мл ≈ 22‚88 мл.Таким образом‚ объем потраченной кислоты при растворении железной детали массой 23‚8 г составит примерно 22‚88 мл.5. Расчет массы образовавшегося водорода
Для расчета массы образовавшегося водорода необходимо знать количество водорода‚ образующегося при реакции.
Мы уже рассчитали‚ что при взаимодействии магния с 20 г 2% раствором серной кислоты образуется 0‚83 моль водорода‚ а при взаимодействии цинка с 50 г 12‚5% раствором серной кислоты образуется 0‚77 моль водорода.Молярная масса водорода составляет примерно 2 г/моль.Теперь можем рассчитать массу водорода‚ используя формулу⁚
масса количество молей * молярная масса‚
где масса ⎼ масса водорода‚ количество молей ― количество молей водорода‚ молярная масса ― молярная масса водорода.Подставляя значения‚ получаем⁚
масса 0‚83 моль * 2 г/моль ≈ 1‚66 г (для магния)
масса 0‚77 моль * 2 г/моль ≈ 1‚54 г (для цинка)
Таким образом‚ масса образовавшегося водорода при взаимодействии магния с 20 г 2% раствором серной кислоты составит примерно 1‚66 г‚ а при взаимодействии цинка с 50 г 12‚5% раствором серной кислоты ⎼ примерно 1‚54 г.