Погрузите 10 граммов железо-медных стержней в соляную кислоту. Через некоторое время общий вес стержней стал 17,2 грамма. Сколько мл газа было выпущено во время реакции?

Предыдущий
вопрос Следующий
вопрос

Для решения этой задачи нужно учитывать, что во время реакции соляной кислоты с железо-медными стержнями выделяется водородный газ, который можно измерить.

Молярная масса железа равна 55,85 г/моль, а меди – 63,55 г/моль. Масса железа и меди в исходных стержнях вычисляется по формуле m = n*M, где m – масса, n – количество молей, M – молярная масса.

m_железа = 10 г / (55,85 г/моль) = 0,179 моль
m_меди = 10 г / (63,55 г/моль) = 0,157 моль

Общее количество молей в исходных стержнях равно:
n = n_железа + n_меди = 0,179 моль + 0,157 моль = 0,336 моль

Для образования 0,336 моль водородного газа (по уравнению реакции) необходимо 0,336 моль HCl. Масса соляной кислоты равна 36,5 г/моль, а значит масса HCl будет равна 0,336 моль * 36,5 г/моль = 12,24 г.

С учетом того, что после реакции масса стержней составляет 17,2 г, получим, что масса выделившегося газа равна 17,2 г - (10 г + 12,24 г) = -5,04 г.

Рассчитаем объем газа по закону Гей-Люссака:

V = m(gas) R T / (M * P), где V – объем газа, R – универсальная газовая постоянная (0,0821 л∙атм/(К∙моль)), T – температура в Кельвинах, M – молярная масса газа (1 г/моль для водорода), P – давление газа.

Примем стандартное давление равным 1 атмосфере и комнатную температуру 298K. Подставляем все данные в формулу:

V = 5,04 г 0,0821 л∙атм/(К∙моль) 298 К / (1 г/моль * 1 атм) ≈ 12,36 л

Таким образом, во время реакции было выпущено около 12,36 л газа.