1. Какой объем (н.у.) водорода будет выделяться при реакции сплава натрия с калием массой 50 гс с водой, если пропорция

Решение задачи:

1. Для начала, нам необходимо определить химическое количество натрия и калия, которые принимают участие в реакции. Можем использовать следующую формулу:

n = m/M,

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

Для натрия (Na) молярная масса составляет приблизительно 23 г/моль, а для калия (K) - 39 г/моль. Поэтому:

n(Na) = 50 г / 23 г/моль ≈ 2,17 моль,
n(K) = 50 г / 39 г/моль ≈ 1,28 моль.

Теперь у нас есть количество вещества для натрия и калия, и мы знаем пропорцию между ними. Пропорция составляет 1,65. Это означает, что химическое количество натрия в сплаве превышает химическое количество калия в 1,65 раза. Мы можем записать соотношение следующим образом:

n(Na) = 1,65 * n(K).

Подставим значения:

2,17 моль = 1,65 * n(K).

Решив это уравнение, мы получим:

n(K) ≈ 1,31 моль.

Теперь мы знаем химическое количество вещества для обоих элементов. Следующим шагом является определение массового соотношения между ними. Для этого нам понадобятся молярные массы элементов:

M(Na) ≈ 23 г/моль,
M(K) ≈ 39 г/моль.

Массовое соотношение можно выразить следующей формулой:

m(Na) = n(Na) * M(Na),
m(K) = n(K) * M(K).

Вычислим значения:

m(Na) ≈ 2,17 моль * 23 г/моль ≈ 49,91 г,
m(K) ≈ 1,31 моль * 39 г/моль ≈ 51,09 г.

Теперь мы знаем массы обоих элементов, которые участвуют в реакции.

Для определения объема выделяемого водорода, сначала рассмотрим соотношение между массой воды и массой водометаллического сплава. Это соотношение можно выразить следующей формулой:

m(H2O) = m(Na) + m(K).

Подставим значения:

m(H2O) ≈ 49,91 г + 51,09 г ≈ 101 г.

Обратите внимание, что масса воды должна быть равна сумме масс натрия и калия, так как они полностью реагируют.

Теперь, чтобы определить объем водорода (н.у.) , необходимо использовать соотношение между объемом вещества и его массой. Для водорода это соотношение между газовой постоянной и молярной массой:

V(H2) = n(H2) * R * T / P,

где V(H2) - объем водорода, n(H2) - количество водорода в молях, R - газовая постоянная, T - температура (при нормальных условиях равна 273 К), P - давление (при нормальных условиях равно 1 атм).

Так как мы рассматриваем условия в нормальных условиях (н.у.), то давление и температура равны соответственно 1 атм и 273 К. Также известно, что объем одного моля идеального газа в нормальных условиях равен 22,4 л.

Теперь можно рассчитать объем выделяющегося водорода:

n(H2) = m(H2) / M(H2) = m(H2) / 2 г/моль,
V(H2) = n(H2) * 22,4 л/моль.

Подставим значения:

n(H2) ≈ 101 г / 2 г/моль ≈ 50,5 моль.

V(H2) ≈ 50,5 моль * 22,4 л/моль ≈ 1132 л.

Таким образом, объем (н.у.) выделяющегося водорода при реакции сплава натрия и калия массой 50 гс с водой составляет около 1132 литров.