Какой объем газа выделится в реакции cu + hno3 = cu(no3)2 + h2, если масса меди (cu) составляет 3,2 г, а концентрация раствора hno3 равна 10% при общем объеме 150 г? Решите задачу, учитывая избыток и недостаток реагентов.

Химия 9 класс Химические реакции и расчеты по ним Объём газа реакция меди и HNO3 масса меди концентрация HNO3 задача по химии химические реакции избыток реагентов недостаток реагентов Новый

Для решения этой задачи нам нужно пройти несколько шагов, включая расчет количества реагентов, определение молярных масс и применение стехиометрии реакции.

Шаг 1: Определение молярной массы меди (Cu)

Молярная масса меди составляет приблизительно 63,5 г/моль. Это значение нам понадобится для расчета количества вещества меди.

Шаг 2: Расчет количества вещества меди (Cu)

Используем формулу:

n = m / M

• где n - количество вещества (в молях),
• m - масса (в граммах),
• M - молярная масса (в г/моль).

Подставляем значения:

n(Cu) = 3,2 г / 63,5 г/моль ≈ 0,0504 моль.

Шаг 3: Определение концентрации раствора HNO3

У нас есть 10% раствор HNO3 с общим объемом 150 г. Сначала найдем массу самого HNO3 в растворе:

масса HNO3 = 10% от 150 г = 0,10 * 150 г = 15 г.

Шаг 4: Определение молярной массы HNO3

Молярная масса HNO3 составляет приблизительно 63 г/моль.

Шаг 5: Расчет количества вещества HNO3

Теперь рассчитаем количество HNO3:

n(HNO3) = 15 г / 63 г/моль ≈ 0,238 моль.

Шаг 6: Определение соотношения реагентов в реакции

Реакция между медью и азотной кислотой выглядит так:

Cu + 4HNO3 = Cu(NO3)2 + 2H2 + 2NO2.

Из уравнения видно, что 1 моль меди реагирует с 4 моль HNO3.

Шаг 7: Определение, какой реагент является лимитирующим

Теперь определим, сколько HNO3 нужно для 0,0504 моль Cu:

нужно HNO3 = 0,0504 моль Cu * 4 моль HNO3/1 моль Cu = 0,2016 моль HNO3.

У нас есть 0,238 моль HNO3, что больше, чем нужно. Значит, медь является лимитирующим реагентом.

Шаг 8: Расчет объема газа (H2), который выделится

Согласно уравнению реакции, 1 моль Cu дает 2 моль H2. Следовательно, 0,0504 моль Cu даст:

н(H2) = 0,0504 моль Cu * 2 моль H2/1 моль Cu = 0,1008 моль H2.

Шаг 9: Применение закона Бойля-Мариотта для расчета объема газа

При нормальных условиях 1 моль газа занимает объем 22,4 литра. Следовательно, объем H2 будет:

V(H2) = n(H2) * 22,4 л/моль = 0,1008 моль * 22,4 л/моль ≈ 2,26 литра.

Ответ: В результате реакции выделится примерно 2,26 литра газа H2.