Задача по химии К меди прилили раствор 92%-ой серной кислоты, при этом выделилось 6,72 л газа. Какой объем раствора серной кислоты (плотность 1,685 г/мл) использовали для реакции? (Запишите число с точностью до сотых.)
Из уравнения видно, что 1 моль меди реагирует с 1 моль серной кислоты, образуя 1 моль гидрогена. Для того чтобы найти, сколько моль серной кислоты использовано, нужно сначала определить количество вещества газа.
Объем газа VVV = 6,72 л. Используем закон Бойля-Мариотта для нахождения количества вещества:
На нормальных условиях 1 моль газа занимает 22,4 л. Следовательно, количество вещества nnn равно:
m=n×M=0,3 моль×98 г/моль=29,4 г m = n \times M = 0,3 \, \text{моль} \times 98 \, \text{г/моль} = 29,4 \, \text{г} m=n×M=0,3моль×98г/моль=29,4г
Теперь мы знаем, что в растворе содержится 29,4 г серной кислоты. Серная кислота в растворе находится в 92%-ной концентрации, следовательно, масса раствора будет составлять:
Для решения этой задачи нужно воспользоваться уравнением реакции, в которой медь реагирует с серной кислотой. Реакция выглядит следующим образом:
Cu+H2SO4→CuSO4+H2↑ \text{Cu} + \text{H}_2\text{SO}_4 \rightarrow \text{CuSO}_4 + \text{H}_2\uparrow Cu+H2 SO4 →CuSO4 +H2 ↑
Из уравнения видно, что 1 моль меди реагирует с 1 моль серной кислоты, образуя 1 моль гидрогена. Для того чтобы найти, сколько моль серной кислоты использовано, нужно сначала определить количество вещества газа.
Объем газа VVV = 6,72 л. Используем закон Бойля-Мариотта для нахождения количества вещества:
На нормальных условиях 1 моль газа занимает 22,4 л.
Следовательно, количество вещества nnn равно:
n=VVm=6,72 л22,4 л/моль=0,3 моль n = \frac{V}{V_m} = \frac{6,72 \, \text{л}}{22,4 \, \text{л/моль}} = 0,3 \, \text{моль} n=Vm V =22,4л/моль6,72л =0,3моль
Теперь, поскольку 1 моль серной кислоты реагирует с 1 моль гидрогена, то для реакции использовано 0,3 моль серной кислоты.
Теперь найдем массу серной кислоты в растворе. Для этого найдем массу 0,3 моля серной кислоты:
Молярная масса серной кислоты (H2SO4)(H_2SO_4)(H2 SO4 ):
H:1 г/моль×2=2 г/мольH: 1 \, \text{г/моль} \times 2 = 2 \, \text{г/моль}H:1г/моль×2=2г/мольS:32 г/мольS: 32 \, \text{г/моль}S:32г/мольO:16 г/моль×4=64 г/мольO: 16 \, \text{г/моль} \times 4 = 64 \, \text{г/моль}O:16г/моль×4=64г/мольСуммарно:
MH2SO4=2+32+64=98 г/моль M_{H_2SO_4} = 2 + 32 + 64 = 98 \, \text{г/моль} MH2 SO4 =2+32+64=98г/моль
Теперь рассчитаем массу серной кислоты:
m=n×M=0,3 моль×98 г/моль=29,4 г m = n \times M = 0,3 \, \text{моль} \times 98 \, \text{г/моль} = 29,4 \, \text{г} m=n×M=0,3моль×98г/моль=29,4г
Теперь мы знаем, что в растворе содержится 29,4 г серной кислоты. Серная кислота в растворе находится в 92%-ной концентрации, следовательно, масса раствора будет составлять:
m<em>раствора=m</em>H2SO4c=29,4 г0,92≈32,0 г m<em>{\text{раствора}} = \frac{m</em>{H_2SO_4}}{c} = \frac{29,4 \, \text{г}}{0,92} \approx 32,0 \, \text{г} m<em>раствора=cm</em>H2 SO4 =0,9229,4г ≈32,0г
Теперь, зная массу раствора, можно найти его объем, используя плотность раствора:
Плотность раствора ρ=1,685 г/мл \rho = 1,685 \, \text{г/мл} ρ=1,685г/мл:
V=mраствораρ=32,0 г1,685 г/мл≈19,0 мл V = \frac{m_{\text{раствора}}}{\rho} = \frac{32,0 \, \text{г}}{1,685 \, \text{г/мл}} \approx 19,0 \, \text{мл} V=ρmраствора =1,685г/мл32,0г ≈19,0мл
Таким образом, объем раствора серной кислоты, который использовали для реакции, составляет приблизительно 19,00 мл.