Вопрос школьника
Ответь развернуто и подробно на вопрос — На железо массой 5,6 г подействовали раствором серной кислоты в избытке. Какой объем газа (н.у.) выделился?
Ответ от учителя
Для решения данной задачи необходимо использовать закон пропорций газов, который гласит, что при одинаковых условиях температуры и давления, объемы газов, участвующих в химической реакции, пропорциональны их коэффициентам в уравнении реакции.
Уравнение реакции, происходящей между железом и серной кислотой, можно записать следующим образом:
Fe + H2SO4 → FeSO4 + H2
Из уравнения видно, что на каждый моль железа требуется один моль серной кислоты и выделяется один моль водорода. Таким образом, для расчета объема выделившегося газа необходимо определить количество молей железа и соответствующее ему количество молей водорода.
Масса железа, заданная в условии, равна 5,6 г. Молярная масса железа Fe равна 55,85 г/моль. Следовательно, количество молей железа можно определить по формуле:
n(Fe) = m(Fe) / M(Fe) = 5,6 г / 55,85 г/моль ≈ 0,1 моль
Так как серная кислота в избытке, то она полностью реагирует с железом, и количество молей водорода, выделившегося при реакции, равно количеству молей железа. Следовательно, количество молей водорода можно определить по формуле:
n(H2) = n(Fe) ≈ 0,1 моль
Объем газа (н.у.), выделившегося при реакции, можно определить по формуле:
V(H2) = n(H2) * V0 / n0,
где V0 = 22,4 л/моль — объем одного моля газа при нормальных условиях (температура 0 °C и давление 101,3 кПа), а n0 = 1 моль — количество молей газа, занимающего объем 22,4 л при нормальных условиях.
Подставляя известные значения, получаем:
V(H2) = 0,1 моль * 22,4 л/моль / 1 моль ≈ 2,24 л
Ответ: объем газа (н.у.), выделившегося при реакции, равен примерно 2,24 л.
