Какой объем водорода выделится при реакции 15 г железа (II) с 10 г фосфорной кислоты?

Химия 11 класс Реакции металлов с кислотами объём водорода реакция железа с фосфорной кислотой 15 г железа 10 г фосфорной кислоты химия 11 класс Новый

Для решения задачи о выделении объема водорода при реакции железа (II) с фосфорной кислотой, нам необходимо следовать нескольким шагам:

1. Записать уравнение реакции.

Реакция железа (II) с фосфорной кислотой выглядит следующим образом:

Fe + H3PO4 → Fe3(PO4)2 + H2

Однако, чтобы упростить, мы можем записать более полное уравнение, учитывая, что на 3 атома железа необходимо 2 молекулы фосфорной кислоты:

3Fe + 2H3PO4 → Fe3(PO4)2 + 3H2

2. Найти количество вещества (моль) исходных реагентов.

Для этого используем формулу:

n = m / M

где n - количество вещества, m - масса, M - молярная масса.

• Для железа (Fe):
  • Молярная масса Fe = 55,85 г/моль.
  • Количество вещества Fe = 15 г / 55,85 г/моль ≈ 0,268 моль.
• Для фосфорной кислоты (H3PO4):
  • Молярная масса H3PO4 = 3*1 + 31 + 4*16 = 98 г/моль.
  • Количество вещества H3PO4 = 10 г / 98 г/моль ≈ 0,102 моль.

3. Определить, какой из реагентов является лимитирующим.

Согласно уравнению реакции, на 3 моль Fe требуется 2 моль H3PO4. Рассчитаем, сколько H3PO4 нужно для 0,268 моль Fe:

(2 моль H3PO4 / 3 моль Fe) * 0,268 моль Fe = 0,179 моль H3PO4.

Поскольку у нас есть только 0,102 моль H3PO4, это означает, что H3PO4 является лимитирующим реагентом.

4. Рассчитать количество выделившегося водорода.

Согласно уравнению реакции, на 2 моль H3PO4 выделяется 3 моль H2. Рассчитаем, сколько H2 выделится из 0,102 моль H3PO4:

(3 моль H2 / 2 моль H3PO4) * 0,102 моль H3PO4 = 0,153 моль H2.

5. Перевести количество водорода в объем.

При нормальных условиях (0°C и 1 атм) 1 моль газа занимает объем 22,4 л. Следовательно, объем водорода будет равен:

0,153 моль * 22,4 л/моль ≈ 3,43 л.

Итак, объем водорода, выделившегося при реакции 15 г железа (II) с 10 г фосфорной кислоты, составляет примерно 3,43 литра.