Требуется найти объем выделившегося газа при добавлении 4,6 г натрия к 10 л (н. у.) смеси формальдегида и водорода

Для решения данной задачи нам понадобится использовать ряд химических формул и уравнений. Постараюсь объяснить каждый шаг пошагово и подробно.

Шаг 1: Составление химического уравнения реакции
При добавлении натрия (Na) к смеси формальдегида (HCHO) и водорода (H2), будет происходить реакция окисления натрия, которая представлена следующим химическим уравнением:

2 Na + 2 HCHO + H2 → 2 NaHCOO + H2O

Шаг 2: Расчет количества вещества натрия (Na)
Мы знаем массу добавленного натрия, которая составляет 4,6 г. Чтобы найти количество вещества натрия, нам нужно использовать молярную массу натрия (22,99 г/моль).

Количество вещества натрия (Na) = масса натрия / молярная масса натрия
Количество вещества натрия (Na) = 4,6 г / 22,99 г/моль
Количество вещества натрия (Na) ≈ 0,200 моль

Шаг 3: Расчет общего объема газа
Мы имеем начальный объем смеси формальдегида и водорода, который составляет 10 литров (н. у.). Плотность смеси равна 0,793 по воздуху.

Так как плотность смеси дана по воздуху, это означает, что относительная молярная масса смеси должна быть ближе к массе воздуха (около 29 г/моль) и будет примерно равна 29 г/моль.

Мольная масса смеси = масса смеси / количество вещества смеси
29 г/моль ≈ (масса смеси) / (0,2 моль)
Масса смеси ≈ 29 г/моль × 0,2 моль
Масса смеси ≈ 5,8 г

Теперь у нас есть масса смеси (5,8 г) и плотность смеси (0,793 по воздуху).

Объем смеси = масса смеси / плотность смеси
Объем смеси = 5,8 г / 0,793
Объем смеси ≈ 7,31 л

Шаг 4: Вычисление объема выделившегося газа
После реакции окисления натрия получаем натриевую соль формиат и воду. Натрий формиат (NaHCOO) является твердым веществом, которое остается в реакционной смеси. Объем выделившегося газа будем искать из реагирующих реактивов.

Исходя из балансированного химического уравнения реакции, мы знаем, что 2 моль натрия (Na) приводят к выделению 1 моля газа.

Количество газа (в молях) = количество натрия (в молях) / коэффициент перед газом в уравнении реакции
Количество газа (в молях) = 0,200 моль / 2
Количество газа (в молях) = 0,100 моль

Таким образом, объем выделившегося газа составит 0,100 моль.

Шаг 5: Пересчет объема газа к нормальным условиям (н. у.)
Нормальные условия (н. у.) определяются как температура 0°C и давление 1 атмосфера. Чтобы пересчитать объем газа к нормальным условиям, мы используем пропорцию:
\( V_1/T_1 = V_2/T_2 \)

где \( V_1 \) и \( T_1 \) - изначальный объем газа и температура (заданные), а \( V_2 \) и \( T_2 \) - общий объем газа и нормальная температура (н. у.).

Заменяя значения в пропорции, получаем:
\( 7,31 л / 273 K = V_2 / 273 K \)

Отсюда определяем объем выделившегося газа при н. у.:
\( V_2 = 7,31 л \times \frac{273 K}{273 K} = 7,31 л \)

Итак, объем выделившегося газа при добавлении 4,6 г натрия к 10 л смеси формальдегида и водорода, плотность которой равна 0,793 по воздуху, составит при нормальных условиях (н. у.) порядка 7,31 литра.