Номер 5, страница 163 - гдз по химии 11 класс учебник Мычко, Прохоревич

5. Определите максимальный объём водорода (н. у.), который может быть получен в аппарате Киппа при загрузке цинка массой 0,39 кг.

Дано:

$m(Zn) = 0,39 \text{ кг}$

Условия: нормальные (н. у.)

Найти:

$V_{max}(H_2) - ?$

Решение:

Для получения водорода в аппарате Киппа используется реакция цинка с кислотой (например, с соляной $HCl$ или серной $H_2SO_4$). Для нахождения максимального объема водорода предполагается, что вся масса цинка вступает в реакцию, а кислота находится в избытке.

1. Составим уравнение химической реакции. В качестве примера возьмем реакцию с соляной кислотой:

$Zn + 2HCl \rightarrow ZnCl_2 + H_2\uparrow$

2. Для удобства стехиометрических расчетов переведем массу цинка из килограммов в граммы:

$m(Zn) = 0,39 \text{ кг} = 390 \text{ г}$

3. Найдем количество вещества цинка ($n(Zn)$), используя его молярную массу. Молярная масса цинка $M(Zn)$ составляет приблизительно $65 \text{ г/моль}$.

Формула для расчета количества вещества:

$n = \frac{m}{M}$

$n(Zn) = \frac{390 \text{ г}}{65 \text{ г/моль}} = 6 \text{ моль}$

4. По уравнению реакции определим количество вещества водорода ($n(H_2)$), которое выделится. Согласно стехиометрическим коэффициентам, из 1 моль цинка образуется 1 моль водорода, значит их количества вещества соотносятся как 1:1.

$n(H_2) = n(Zn) = 6 \text{ моль}$

5. Рассчитаем максимальный объем водорода при нормальных условиях (н. у.). Молярный объем любого идеального газа при н. у. ($V_m$) равен $22,4 \text{ л/моль}$.

Формула для расчета объема газа:

$V = n \cdot V_m$

$V(H_2) = 6 \text{ моль} \cdot 22,4 \text{ л/моль} = 134,4 \text{ л}$

Ответ: максимальный объём водорода, который может быть получен, составляет 134,4 л.