дано:
масса железных опилок m_Fe = 30,8 г = 0,0308 кг (переведём в килограммы),
молярная масса железа M_Fe = 55,85 г/моль,
выход водорода = 76,6 %.
найти:
объем выделившегося водорода при нормальных условиях (н. у.).
решение:
1. Найдем количество вещества железа n_Fe:
n_Fe = m_Fe / M_Fe
n_Fe = 30,8 г / 55,85 г/моль
n_Fe ≈ 0,5504 моль.
2. Реакция между железом и водяным паром:
3Fe + 4H2O → Fe3O4 + 4H2↑.
Из уравнения видно, что на 3 моль железа образуется 4 моль водорода. Значит, количество вещества водорода n_H2:
n_H2 = (4/3) * n_Fe
n_H2 = (4/3) * 0,5504 моль
n_H2 ≈ 0,7339 моль.
3. Объем водорода при нормальных условиях (н. у.) можно найти по формуле:
V = n * R * T, где R = 0,0821 л·атм/(К·моль) и T = 273,15 K.
Однако для нахождения объема при н. у. достаточно знать, что 1 моль газа занимает 22,4 л при н. у.
Таким образом:
V_H2 = n_H2 * 22,4 л/моль
V_H2 ≈ 0,7339 моль * 22,4 л/моль
V_H2 ≈ 16,43 л.
4. Учитываем выход водорода:
V_H2_выделенный = V_H2 * (76,6 / 100)
V_H2_выделенный ≈ 16,43 л * 0,766
V_H2_выделенный ≈ 12,57 л.
ответ:
объем выделившегося водорода составляет примерно 12,57 л.