Для того чтобы рассчитать практический выход водорода, необходимо выполнить несколько шагов. Давайте разберем их подробно.
Шаг 1: Определение количества хлороводорода в соляной кислоте
- Сначала найдем массу хлороводорода в соляной кислоте. Для этого используем формулу:
- Масса хлороводорода = масса раствора * массовая доля хлороводорода.
- Масса раствора = 160 г, массовая доля хлороводорода = 8,46% = 0,0846.
- Масса хлороводорода = 160 г * 0,0846 = 13,536 г.
Шаг 2: Определение количества магния
- Теперь найдем количество молей магния. Для этого используем его молярную массу:
- Молярная масса магния (Mg) = 24,3 г/моль.
- Количество молей магния = масса магния / молярная масса магния = 4,88 г / 24,3 г/моль = 0,201 моль.
Шаг 3: Определение количества хлороводорода в молях
- Теперь найдем количество молей хлороводорода. Молярная масса хлороводорода (HCl) = 36,5 г/моль.
- Количество молей хлороводорода = масса хлороводорода / молярная масса хлороводорода = 13,536 г / 36,5 г/моль = 0,370 моль.
Шаг 4: Определение реагента, который ограничивает реакцию
- Реакция между магнием и хлороводородом протекает по уравнению:
- Mg + 2HCl → MgCl2 + H2.
- Согласно уравнению, 1 моль Mg реагирует с 2 молями HCl.
- Для 0,201 моль Mg потребуется 0,201 * 2 = 0,402 моль HCl.
- Так как у нас есть только 0,370 моль HCl, то именно хлороводород является ограничивающим реагентом.
Шаг 5: Определение теоретического выхода водорода
- Согласно уравнению реакции, 2 моля HCl дают 1 моль H2.
- Количество молей H2, которое можно получить из 0,370 моль HCl:
- Количество H2 = 0,370 / 2 = 0,185 моль.
Шаг 6: Определение объема водорода при н.у.
- При нормальных условиях 1 моль газа занимает 22,4 л (или 22,4 дм³).
- Объем водорода = количество H2 * 22,4 дм³/моль = 0,185 моль * 22,4 дм³/моль = 4,144 дм³.
Шаг 7: Рассчет практического выхода водорода
- Практический выход водорода составил 4,12 дм³.
- Теперь рассчитаем процент выхода:
- Процент выхода = (практический выход / теоретический выход) * 100% = (4,12 дм³ / 4,144 дм³) * 100% ≈ 99,23%.
Таким образом, практический выход водорода составляет приблизительно 99,23% от теоретически возможного.