Дано:
- объём водорода (H2) при нормальных условиях V(H2) = 4,86 дм3
- массовая доля серной кислоты (H2SO4) ω = 8,64 %
Найти:
- массу раствора, необходимую для получения указанного объёма водорода.
Решение:
1. Сначала найдем количество вещества водорода, используя уравнение состояния газа:
n(H2) = V(H2) / Vm, где Vm = 22,4 дм3/моль (молярный объём газа при н. у.).
n(H2) = 4,86 дм3 / 22,4 дм3/моль ≈ 0,217 моль.
2. Реакция между алюминием и серной кислотой описывается следующим уравнением:
2Al + 3H2SO4 → Al2(SO4)3 + 3H2↑.
Согласно уравнению, 3 моли H2 получаются из 3 молей H2SO4. Следовательно, количество серной кислоты, необходимое для получения 0,217 моль H2, будет равно:
n(H2SO4) = n(H2) = 0,217 моль.
3. Рассчитаем массу серной кислоты:
M(H2SO4) = 98,1 г/моль (молярная масса H2SO4).
m(H2SO4) = n(H2SO4) * M(H2SO4) = 0,217 моль * 98,1 г/моль ≈ 21,31 г.
4. Теперь найдем массу раствора, используя массовую долю:
ω = m(H2SO4) / m(раствора) * 100%.
Отсюда:
m(раствора) = m(H2SO4) / ω * 100% = 21,31 г / (8,64 / 100) ≈ 246,65 г.
Ответ:
Масса раствора с массовой долей серной кислоты 8,64 %, необходимая для получения водорода объёмом 4,86 дм3, составляет примерно 246,65 г.