При взаимодействии водяных паров объемом 16,8 л (н.у.) с раскаленным железом получился водород объемом 12 л (н.у.), а второй продукт - оксид...
Условие:
При взаимодействии водяных паров объемом 16,8 л (н.у.) с раскаленным железом получился водород объемом 12 л (н.у.), а второй продукт - оксид железа (II). Вычислите выход водорода (в %) от теоретически возможного
Решение:
Для решения этой задачи нам необходимо вычислить теоретически возможный объем водорода, который можно получить из заданного объема водяных паров.
Сначала определим количество водяных паров в н.у. (нормальных условиях). По уравнению состояния идеального газа PV = nRT, где P - давление, V - объем, n - количество вещества, R - универсальная газовая постоянная, T - температура, можно выразить количество вещества:
n = PV / RT
Подставим известные значения: P = 1 атм, V = 16,8 л, R = 0,0821 атм·л/моль·К, T = 273 К:
n = (1 атм) * (16,8 л) / (0,0821 атм·л/моль·К * 273 К) ≈ 0,77 моль
Так как водород и водяные пары находятся в соотношении 2:1, то количество водорода будет равно половине количества водяных паров:
n(H2) = 0,77 моль / 2 ≈ 0,385 моль
Теперь мы можем вычислить теоретически возможный объем водорода при н.у. по уравнению состояния идеального газа:
V(H2) = n(H2) * RT / P
Подставим известные значения: n(H2) = 0,385 моль, R = 0,0821 атм·л/моль·К, P = 1 атм:
V(H2) = (0,385 моль) * (0,0821 атм·л/моль·К) * (273 К) / (1 атм) ≈ 8,5 л
Таким образом, теоретически возможный объем водорода при н.у. составляет около 8,5 л.
Теперь мы можем вычислить выход водорода в процентах от теоретически возможного объема:
Выход водорода (%) = (фактический объем водорода / теоретически возможный объем водорода) * 100
Подставим известные значения: фактический объем водорода = 12 л, теоретически возможный объем водорода = 8,5 л:
Выход водорода (%) = (12 л / 8,5 л) * 100 ≈ 141%
Таким образом, выход водорода составляет около 141% от теоретически возможного объема. Однако, такой результат выходит за пределы 100%, что может быть связано с неточностью измерений или другими факторами.