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.)

Предыдущий
вопрос Следующий
вопрос

Для решения этой задачи нужно воспользоваться уравнением реакции, в которой медь реагирует с серной кислотой. Реакция выглядит следующим образом:

[ \text{Cu} + \text{H}_2\text{SO}_4 \rightarrow \text{CuSO}_4 + \text{H}_2\uparrow ]

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 (V) = 6,72 л. Используем закон Бойля-Мариотта для нахождения количества вещества:

На нормальных условиях 1 моль газа занимает 22,4 л.
Следовательно, количество вещества (n) равно:

[ n = \frac{V}{V_m} = \frac{6,72 \, \text{л}}{22,4 \, \text{л/моль}} = 0,3 \, \text{моль} ]

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 ((H_2SO_4)):

Суммарно:

[ M_{H_2SO_4} = 2 + 32 + 64 = 98 \, \text{г/моль} ]

Теперь рассчитаем массу серной кислоты:

[ m = n \times M = 0,3 \, \text{моль} \times 98 \, \text{г/моль} = 29,4 \, \text{г} ]

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{\text{раствора}} = \frac{m{H_2SO_4}}{c} = \frac{29,4 \, \text{г}}{0,92} \approx 32,0 \, \text{г} ]

Теперь, зная массу раствора, можно найти его объем, используя плотность раствора:

Плотность раствора ( \rho = 1,685 \, \text{г/мл} ):

[ V = \frac{m_{\text{раствора}}}{\rho} = \frac{32,0 \, \text{г}}{1,685 \, \text{г/мл}} \approx 19,0 \, \text{мл} ]

Таким образом, объем раствора серной кислоты, который использовали для реакции, составляет приблизительно 19,00 мл.