Вопрос школьника
Определите объем (н. у.) газа, образовавшегося в результате реакции между 200 г 9,8%-го раствора серной кислоты и избытком раствора карбоната калия.
Ответ от учителя
Для решения данной задачи необходимо использовать уравнение реакции между серной кислотой и карбонатом калия:
H2SO4 + K2CO3 → K2SO4 + CO2 + H2O
Из уравнения видно, что при реакции образуется углекислый газ (CO2). Для определения объема газа необходимо знать его количество в условиях нормальных условий (н. у.), то есть при температуре 0°C и давлении 101,325 кПа.
Для начала необходимо определить количество серной кислоты, которое участвует в реакции. Для этого необходимо вычислить количество вещества серной кислоты по формуле:
n(H2SO4) = m(H2SO4) / M(H2SO4),
где m(H2SO4) — масса серной кислоты, грамм;
M(H2SO4) — молярная масса серной кислоты, г/моль.
M(H2SO4) = 98 г/моль (молярная масса серной кислоты)
n(H2SO4) = 200 г / 98 г/моль = 2,04 моль
Таким образом, в реакции участвует 2,04 моль серной кислоты.
Далее необходимо определить количество карбоната калия, которое необходимо для полного превращения серной кислоты. Для этого необходимо знать стехиометрический коэффициент реакции между серной кислотой и карбонатом калия, который равен 1:1. То есть на каждую моль серной кислоты необходимо одна моль карбоната калия.
n(K2CO3) = n(H2SO4) = 2,04 моль
Таким образом, необходимо 2,04 моль карбоната калия для полного превращения серной кислоты.
Далее необходимо определить количество углекислого газа, образующегося в результате реакции. Для этого необходимо знать стехиометрический коэффициент реакции между карбонатом калия и углекислым газом, который равен 1:1. То есть на каждую моль карбоната калия образуется одна моль углекислого газа.
n(CO2) = n(K2CO3) = 2,04 моль
Таким образом, образуется 2,04 моль углекислого газа.
Для определения объема углекислого газа необходимо использовать уравнение состояния идеального газа:
V = n * Vm,
где V — объем газа, л;
n — количество вещества газа, моль;
Vm — молярный объем газа при н. у., л/моль.
Vm = 22,4 л/моль (молярный объем газа при н. у.)
V = 2,04 моль * 22,4 л/моль = 45,22 л
Таким образом, объем углекислого газа, образовавшегося в результате реакции между 200 г 9,8%-го раствора серной кислоты и избытком раствора карбоната калия, составляет 45,22 л.
