Номер 2, страница 89, часть 1 - гдз по химии 9 класс учебник Оспанова, Аухадиева

• 2. Какой объем водорода (н.у.) выделится при взаимодействии 2,4 г магния с раствором серной кислоты массой 100 г и с массовой долей $H_2SO_4$ 20%?

Ответ: 2,24 л.

Дано:

Масса магния, $m(\text{Mg}) = 2,4$ г

Масса раствора серной кислоты, $m(\text{р-ра}) = 100$ г

Массовая доля серной кислоты, $\omega(\text{H}_2\text{SO}_4) = 20\% = 0,2$

Найти:

Объем водорода (н.у.), $V(\text{H}_2) - ?$

Решение:

1. Составим уравнение реакции взаимодействия магния с серной кислотой:

$\text{Mg} + \text{H}_2\text{SO}_4 \rightarrow \text{MgSO}_4 + \text{H}_2 \uparrow$

2. Чтобы определить, какое из исходных веществ находится в недостатке и по какому из них вести расчет, найдем количество вещества (в молях) каждого реагента.

Молярная масса магния $M(\text{Mg}) = 24$ г/моль.

Количество вещества магния:

$n(\text{Mg}) = \frac{m(\text{Mg})}{M(\text{Mg})} = \frac{2,4 \text{ г}}{24 \text{ г/моль}} = 0,1 \text{ моль}$

3. Вычислим массу чистой серной кислоты, содержащейся в 100 г ее 20%-го раствора:

$m(\text{H}_2\text{SO}_4) = m(\text{р-ра}) \cdot \omega(\text{H}_2\text{SO}_4) = 100 \text{ г} \cdot 0,2 = 20 \text{ г}$

Молярная масса серной кислоты $M(\text{H}_2\text{SO}_4) = 2 \cdot 1 + 32 + 4 \cdot 16 = 98$ г/моль.

Количество вещества серной кислоты:

$n(\text{H}_2\text{SO}_4) = \frac{m(\text{H}_2\text{SO}_4)}{M(\text{H}_2\text{SO}_4)} = \frac{20 \text{ г}}{98 \text{ г/моль}} \approx 0,204 \text{ моль}$

4. Сравним полученные количества веществ. Согласно уравнению реакции, магний и серная кислота реагируют в соотношении 1:1. У нас есть 0,1 моль Mg и ~0,204 моль H₂SO₄. Так как $n(\text{Mg}) < n(\text{H}_2\text{SO}_4)$, магний находится в недостатке и прореагирует полностью. Дальнейший расчет ведем по магнию.

5. По уравнению реакции, из 1 моль магния образуется 1 моль водорода. Значит, количество вещества выделившегося водорода равно количеству вещества магния:

$n(\text{H}_2) = n(\text{Mg}) = 0,1 \text{ моль}$

6. Рассчитаем объем водорода при нормальных условиях (н.у.). Молярный объем газа при н.у. ($V_m$) равен 22,4 л/моль.

$V(\text{H}_2) = n(\text{H}_2) \cdot V_m = 0,1 \text{ моль} \cdot 22,4 \text{ л/моль} = 2,24 \text{ л}$

Ответ: объем выделившегося водорода составляет 2,24 л.