Вопрос школьника
Какая масса (г) меди должна прореагировать с концентрированной серной кислотой, чтобы выделившийся газ занял такой же объем, как и газ, выделяющийся при действии избытка разбавленной серной кислоты на железо массой 0,168г? Объемы газов измерены при одинаковых условиях.
Ответ от учителя
Для решения задачи необходимо использовать закон Авогадро, который гласит, что при одинаковых условиях температуры и давления одинаковые объемы газов содержат одинаковое количество молекул.
Из условия задачи известно, что газ, выделяющийся при действии избытка разбавленной серной кислоты на железо массой 0,168 г, занимает определенный объем. Пусть этот объем равен V мл.
Так как газы измерены при одинаковых условиях, то и объем газа, выделяющегося при реакции меди с концентрированной серной кислотой, также равен V мл.
Для решения задачи необходимо найти массу меди, которая прореагирует с серной кислотой, чтобы выделившийся газ занимал такой же объем, как и газ, выделяющийся при действии избытка разбавленной серной кислоты на железо массой 0,168 г.
Для этого можно использовать уравнение реакции меди с концентрированной серной кислотой:
Cu + 2H2SO4 → CuSO4 + SO2 + 2H2O
Из уравнения видно, что на каждый моль меди выделяется один моль газа SO2. Таким образом, для того чтобы выделившийся газ занимал такой же объем, как и газ, выделяющийся при действии избытка разбавленной серной кислоты на железо массой 0,168 г, необходимо, чтобы количество меди, прореагировавшей с серной кислотой, было таким же, как количество железа, прореагировавшего с разбавленной серной кислотой.
Масса железа, прореагировавшего с разбавленной серной кислотой, равна 0,168 г. Молярная масса железа равна 56 г/моль, следовательно, количество молей железа, прореагировавшего с серной кислотой, равно:
n(Fe) = m(Fe) / M(Fe) = 0,168 г / 56 г/моль = 0,003 моль
Так как на каждый моль меди выделяется один моль газа SO2, то количество молей меди, прореагировавшей с серной кислотой, также должно быть равно 0,003 моль.
Молярная масса меди равна 63,5 г/моль, следовательно, масса меди, которая прореагирует с концентрированной серной кислотой, равна:
m(Cu) = n(Cu) × M(Cu) = 0,003 моль × 63,5 г/моль = 0,1905 г
Ответ: масса меди, которая прореагирует с концентрированной серной кислотой, чтобы выделившийся газ занимал такой же объем, как и газ, выделяющийся при действии избытка разбавленной серной кислоты на железо массой 0,168 г, равна 0,1905 г.
