3. Вычислите объём водорода, выделившегося при взаимодействии цинка массой 13 г с раствором, содержащим 30 г серной кислоты (н.у.). (Ответ: V(H2) = 4,48 л)

Дано:

• Масса цинка (Zn): \(m(\text{Zn}) = 13\text{ г}\)
• Масса серной кислоты (H₂SO₄): \(m(\text{H}_2\text{SO}_4) = 30\text{ г}\)

Найти:

• Объем водорода (H₂) (н.у.): \(V(\text{H}_2)\)

Решение:

1. Запишем уравнение реакции:
   \(\text{Zn} + \text{H}_2\text{SO}_4 \rightarrow \text{ZnSO}_4 + \text{H}_2\u2161)\)
2. Рассчитаем молярную массу Zn:
   \(M(\text{Zn}) = 65.4 \text{ г/моль}\)
3. Рассчитаем количество вещества Zn:
   \(n(\text{Zn}) = \frac{m(\text{Zn})}{M(\text{Zn})} = \frac{13 \text{ г}}{65.4 \text{ г/моль}} \approx 0.199 \text{ моль}\)
4. Рассчитаем молярную массу H₂SO₄:
   \(M(\text{H}_2\text{SO}_4) = 2 \cdot M(\text{H}) + M(\text{S}) + 4 \cdot M(\text{O}) = 2 \cdot 1.0 + 32.1 + 4 \cdot 16.0 = 2.0 + 32.1 + 64.0 = 98.1 \text{ г/моль}\)
5. Рассчитаем количество вещества H₂SO₄:
   \(n(\text{H}_2\text{SO}_4) = \frac{m(\text{H}_2\text{SO}_4)}{M(\text{H}_2\text{SO}_4)} = \frac{30 \text{ г}}{98.1 \text{ г/моль}} \approx 0.306 \text{ моль}\)
6. Определим лимитирующий реагент:
   Согласно уравнению реакции, 1 моль Zn реагирует с 1 моль H₂SO₄. У нас есть \(0.199 \text{ моль}\) Zn и \(0.306 \text{ моль}\) H₂SO₄. Так как количество Zn меньше, оно является лимитирующим реагентом.
7. Рассчитаем количество вещества H₂:
   Из уравнения реакции следует, что из \(0.199 \text{ моль}\) Zn образуется \(0.199 \text{ моль}\) H₂.
8. Рассчитаем объем H₂ (н.у.):
   При нормальных условиях (н.у.) молярный объем любого газа составляет 22.4 л/моль.
   \(V(\text{H}_2) = n(\text{H}_2) \cdot V_m = 0.199 \text{ моль} \cdot 22.4 \text{ л/моль} \approx 4.4576 \text{ л}\)

Ответ:

Ответ: V(H₂) = 4,48 л