какой объем водорода может быть выделен при растворении в воде 11,5 г натрия, содержащего 2% примесей, если выход водорода составляет 95% от теоретически возможного?
какой объем водорода может быть выделен при растворении в воде 11,5 г натрия, содержащего 2% примесей, если выход водорода составляет 95% от теоретически возможного?
Для начала определим массу чистого натрия в 11,5 г с учетом примесей. Поскольку примеси составляют 2%, то масса чистого натрия будет 11,5 г (1 - 0,02) = 11,5 г 0,98 = 11,27 г.
Затем найдем количество молей чистого натрия, зная его молярную массу (22,99 г/моль). Молярная масса чистого натрия = 11,27 г / 22,99 г/моль = 0,49 моль.
Теперь рассчитаем количество молей водорода, которое можно получить из этого количества натрия. Поскольку выход водорода составляет 95%, то количество молей водорода будет равно 0,49 моль 2 моль (по коэффициенту из уравнения реакции) 0,95 = 0,93 моль.
Наконец, найдем объем водорода при нормальных условиях (0°C и 1 атм), используя уравнение состояния газа: V = n 22,4 л/моль, где n - количество молей водорода. Таким образом, V = 0,93 моль 22,4 л/моль = 20,832 л.
Таким образом, при растворении 11,5 г натрия (содержащего 2% примесей) в воде и при условии, что выход водорода составляет 95% от теоретически возможного, можно получить примерно 20,832 л водорода.
Для решения задачи начнём с определения массы чистого натрия, которая участвует в реакции. Поскольку натрий содержит 2% примесей, чистый натрий составляет 98% от общей массы:
Масса чистого натрия = 98% от 11,5 г = (0,98 \times 11,5 \text{ г} = 11,27 \text{ г}).
Молярная масса натрия (Na) равна примерно 23 г/моль. Таким образом, количество молей натрия в чистом образце составляет:
Количество молей Na = (\frac{11,27 \text{ г}}{23 \text{ г/моль}} \approx 0,490 \text{ моль}).
Реакция натрия с водой протекает по уравнению: [ \text{2Na} + \text{2H}_2\text{O} \rightarrow \text{2NaOH} + \text{H}_2 ]
Из уравнения реакции видно, что 2 моль натрия выделяют 1 моль водорода ((H_2)). Следовательно, 0,490 моль натрия теоретически способны выделить: [ \text{Количество молей } H_2 = \frac{0,490 \text{ моль Na}}{2} = 0,245 \text{ моль } H_2]
Учитывая, что выход водорода составляет 95% от теоретически возможного, количество молей водорода, фактически выделенного в реакции, будет: [ 0,245 \text{ моль } H_2 \times 0,95 = 0,23275 \text{ моль } H_2]
Объём одного моля газа при стандартных условиях (0°C и 1 атм) составляет приблизительно 22,4 л/моль. Следовательно, объём водорода, выделенного в ходе реакции, составит: [ 0,23275 \text{ моль } H_2 \times 22,4 \text{ л/моль} \approx 5,22 \text{ литра}]
Таким образом, при растворении 11,5 г натрия с 2% примесей в воде может быть выделено примерно 5,22 литра водорода, если выход водорода составляет 95% от теоретически возможного.
