Дано:
- масса магния (m_Mg) = 4,80 г
- молярная масса магния (M_Mg) = 24,31 г/моль
- реакция магния с серной кислотой: Mg + H2SO4 → MgSO4 + H2 ↑
Найти:
массу сульфида натрия (Na2S), которую следует добавить во второй стакан.
Решение:
1. Найдем количество молей магния (n_Mg):
n_Mg = m_Mg / M_Mg = 4,80 г / 24,31 г/моль ≈ 0,197 моль.
2. В реакции магния с серной кислотой образуется водород. На каждый моль магния выделяется по 1 моль водорода. Таким образом, количество выделившегося водорода равно количеству молей магния:
n_H2 = n_Mg ≈ 0,197 моль.
3. Найдем массу водорода, образовавшегося в результате реакции. Молярная масса водорода (H2) составляет 2,02 г/моль:
m_H2 = n_H2 * M_H2 = 0,197 моль * 2,02 г/моль ≈ 0,398 г.
4. Чтобы уравновесить весы, необходимо добавить такое количество сульфида натрия (Na2S), чтобы масса сульфида натрия была равна массе выделившегося водорода. Реакция сульфида натрия с кислотой можно записать так:
Na2S + 2HCl → 2NaCl + H2S ↑
Однако, для данной задачи мы будем учитывать только изменения в балансах масс, равные массам реагентов.
5. Расчитаем массу сульфида натрия, которая соответствует выделившемуся водороду.
Молярная масса сульфида натрия (Na2S) составляет:
M_Na2S = 2 * M_Na + M_S = 2 * 22,99 г/моль + 32,07 г/моль ≈ 77,05 г/моль.
6. Найдем количество молей сульфида натрия, которое нужно добавить, чтобы компенсировать массу водорода:
n_Na2S = m_H2 / M_H2 = 0,398 г / 77,05 г/моль ≈ 0,00516 моль.
7. Рассчитаем массу сульфида натрия:
m_Na2S = n_Na2S * M_Na2S = 0,00516 моль * 77,05 г/моль ≈ 0,398 г.
Ответ:
Для уравновешивания чаш весов следует поместить 0,398 г сульфида натрия.