При взаимодействии натрия массой 12,5 г с водой получили водород объемом 4,2 л. Вычислить выход водорода?

Дано: Масса натрия (Na) = 12,5 г Объем водорода (H2) = 4,2 л

1. Найдем количество вещества натрия: Молярная масса натрия (Na) = 23 г/моль n(Na) = m(Na) / M(Na) = 12,5 г / 23 г/моль ≈ 0,543 моль

2. Так как из уравнения реакции известно, что каждый моль натрия реагирует с 2 молями воды, то количество водорода будет равно удвоенному количеству вещества натрия: n(H2) = 2 n(Na) = 2 0,543 моль = 1,086 моль

3. Теперь найдем объем водорода при нормальных условиях (0°C, 1 атм): V(H2) = n(H2) 22,4 л/моль = 1,086 моль 22,4 л/моль ≈ 24,4 л

4. Наконец, вычислим выход водорода как отношение фактического объема водорода к теоретическому: Выход (%) = (4,2 л / 24,4 л) * 100% ≈ 17,2%

Таким образом, выход водорода составляет примерно 17,2%.

Для вычисления выхода водорода при взаимодействии натрия с водой, необходимо следовать нескольким шагам, включая расчёт теоретического выхода и сравнение его с фактическим. Вот как это сделать:

1. Химическая реакция: [ 2 \text{Na} + 2 \text{H}_2\text{O} \rightarrow 2 \text{NaOH} + \text{H}_2 \uparrow ] Согласно уравнению реакции, 2 моль натрия дают 1 моль водорода.

2. Молярная масса натрия (Na):

   • Молярная масса натрия составляет 22,99 г/моль.

3. Количество вещества натрия: [ \text{n(Na)} = \frac{12,5 \, \text{г}}{22,99 \, \text{г/моль}} \approx 0,543 \, \text{моль} ]

4. Теоретическое количество водорода:

   • Из уравнения реакции, 2 моль Na дают 1 моль ( \text{H}_2 ).
   • Таким образом, 0,543 моль Na дадут ( \frac{0,543}{2} \approx 0,2715 ) моль ( \text{H}_2 ).

5. Молярный объем газа:

   • При нормальных условиях (0°C и 1 атм) молярный объем газа составляет 22,4 л/моль.

6. Теоретический объем водорода: [ V_{\text{теор}} = 0,2715 \, \text{моль} \times 22,4 \, \text{л/моль} \approx 6,08 \, \text{л} ]

7. Фактический объем водорода:

   • По условию задачи, фактический объем водорода составляет 4,2 л.

8. Выход водорода: [ \text{Выход} = \left( \frac{4,2 \, \text{л}}{6,08 \, \text{л}} \right) \times 100\% \approx 69,08\% ]

Таким образом, выход водорода в данной реакции составляет приблизительно 69,08%.