Номер 1127, страница 178 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

1127. Какой объём (н. у.) водорода выделится при взаимодействии магния массой 14,8 г с избытком фосфорной кислоты?

Дано:

$m(\text{Mg}) = 14,8 \text{ г}$

Фосфорная кислота ($\text{H}_3\text{PO}_4$) - в избытке.

Условия - нормальные (н. у.).

Найти:

$V(\text{H}_2)$ - ?

Решение:

1. Запишем уравнение химической реакции взаимодействия магния с фосфорной кислотой. Магний, как металл, стоящий в электрохимическом ряду напряжений до водорода, вступает в реакцию замещения с кислотой, в результате чего образуется соль (фосфат магния) и выделяется водород:

$3\text{Mg} + 2\text{H}_3\text{PO}_4 \rightarrow \text{Mg}_3(\text{PO}_4)_2 + 3\text{H}_2\uparrow$

2. Найдем молярную массу магния ($M(\text{Mg})$) по периодической системе химических элементов Д. И. Менделеева. Для расчетов обычно используют округленное значение:

$M(\text{Mg}) = 24 \text{ г/моль}$

3. Вычислим количество вещества магния ($n(\text{Mg})$), вступившего в реакцию, используя формулу $n = m/M$:

$n(\text{Mg}) = \frac{m(\text{Mg})}{M(\text{Mg})} = \frac{14,8 \text{ г}}{24 \text{ г/моль}} \approx 0,6167 \text{ моль}$

4. По уравнению реакции определим количество вещества водорода ($n(\text{H}_2)$). Согласно стехиометрическим коэффициентам, из 3 моль магния образуется 3 моль водорода, следовательно, их количества веществ соотносятся как 1:1.

$\frac{n(\text{Mg})}{3} = \frac{n(\text{H}_2)}{3} \implies n(\text{H}_2) = n(\text{Mg})$

$n(\text{H}_2) \approx 0,6167 \text{ моль}$

5. Рассчитаем объем выделившегося водорода. При нормальных условиях (н. у.) молярный объем любого газа ($V_m$) составляет 22,4 л/моль. Объем газа находим по формуле $V = n \cdot V_m$:

$V(\text{H}_2) = n(\text{H}_2) \cdot V_m \approx 0,6167 \text{ моль} \cdot 22,4 \text{ л/моль} \approx 13,814 \text{ л}$

Округлим полученный результат до трех значащих цифр (как в исходных данных 14,8 г).

$V(\text{H}_2) \approx 13,8 \text{ л}$

Ответ: при взаимодействии 14,8 г магния с избытком фосфорной кислоты выделится 13,8 л водорода (н. у.).