Номер 315, страница 50 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

При взаимодействии магния со смесью хлороводородной, бромоводородной и йодоводородной кислот выделился газ объёмом (н. у.) $4,48 \text{ дм}^3$. Рассчитайте массу магния, вступившего в реакцию.

Дано:

$V(\text{H}_2) = 4,48 \text{ дм}^3 = 0,00448 \text{ м}^3$ (н. у.)

Найти:

$m(\text{Mg})$

Решение:

Магний — это активный металл, который в ряду электрохимической активности металлов стоит левее водорода. Поэтому он вступает в реакцию замещения со всеми тремя кислотами, указанными в условии: хлороводородной (HCl), бромоводородной (HBr) и йодоводородной (HI). В результате этих реакций образуются соответствующие соли магния и выделяется газообразный водород ($H_2$).

Запишем уравнения химических реакций:

$Mg + 2HCl \rightarrow MgCl_2 + H_2 \uparrow$

$Mg + 2HBr \rightarrow MgBr_2 + H_2 \uparrow$

$Mg + 2HI \rightarrow MgI_2 + H_2 \uparrow$

Из всех трех уравнений видно, что стехиометрическое соотношение количества вещества прореагировавшего магния ($n(Mg)$) и количества вещества выделившегося водорода ($n(H_2)$) одинаково и равно 1:1.

$n(Mg) : n(H_2) = 1:1$

Это означает, что общее количество вещества магния, вступившего в реакцию, равно общему количеству вещества выделившегося водорода, независимо от того, с какой из кислот он реагировал.

$n_{\text{общ}}(Mg) = n_{\text{общ}}(H_2)$

1. Рассчитаем количество вещества (число моль) выделившегося водорода. Объем газа дан при нормальных условиях (н. у.), поэтому для расчета мы используем молярный объем газа, который при н. у. составляет $V_m = 22,4 \text{ дм}^3/\text{моль}$.

$n(H_2) = \frac{V(H_2)}{V_m} = \frac{4,48 \text{ дм}^3}{22,4 \text{ дм}^3/\text{моль}} = 0,2 \text{ моль}$

2. Поскольку, как мы установили, $n(Mg) = n(H_2)$, количество вещества магния, вступившего в реакцию, также составляет 0,2 моль.

$n(Mg) = 0,2 \text{ моль}$

3. Теперь мы можем найти массу магния ($m(Mg)$), зная его количество вещества и молярную массу. Молярная масса магния, согласно периодической таблице Д.И. Менделеева, составляет $M(Mg) \approx 24 \text{ г/моль}$.

$m(Mg) = n(Mg) \cdot M(Mg)$

$m(Mg) = 0,2 \text{ моль} \cdot 24 \text{ г/моль} = 4,8 \text{ г}$

Ответ: масса магния, вступившего в реакцию, равна 4,8 г.