Какой объем водорода потребуется для восстановление оксида меди , полученного при термическом разложение...

Для решения этой задачи, нам нужно пройти через несколько шагов, включая определение массы оксида меди, который образуется при термическом разложении гидроксида меди, и расчет объема водорода, необходимого для его восстановления.

1. Определение химических реакций: Гидроксид меди (II), Cu(OH)₂, разлагается при нагревании, образуя оксид меди (II) (CuO) и воду (H₂O): [ 2 \, \text{Cu(OH)}_2 \, \rightarrow \, 2 \, \text{CuO} + 2 \, \text{H}_2O ]

   Восстановление оксида меди водородом происходит по следующей реакции: [ \text{CuO} + \text{H}_2 \, \rightarrow \, \text{Cu} + \text{H}_2O ]

2. Молярная масса гидроксида меди: Молярная масса Cu(OH)₂:

   • Cu = 63.55 г/моль
   • O = 16.00 г/моль
   • H = 1.01 г/моль [ \text{Молярная масса Cu(OH)}_2 = 63.55 + 2(1.01) + 16.00 = 63.55 + 2.02 + 16.00 = 81.57 \, \text{г/моль} ]

3. Количество гидроксида меди: Рассчитаем количество Cu(OH)₂ в 19.6 г: [ n_{\text{Cu(OH)}_2} = \frac{19.6 \, \text{г}}{81.57 \, \text{г/моль}} \approx 0.240 \, \text{моль} ]

4. Определение количества оксида меди (CuO): Из уравнения разложения видно, что 2 моль Cu(OH)₂ дают 2 моль CuO. Значит, количество CuO будет равно количеству Cu(OH)₂: [ n{\text{CuO}} = n{\text{Cu(OH)}_2} \approx 0.240 \, \text{моль} ]

5. Количество водорода для восстановления CuO: Из уравнения восстановления CuO водородом видно, что 1 моль CuO реагирует с 1 моль водорода (H₂): [ n_{H2} = n{\text{CuO}} \approx 0.240 \, \text{моль} ]

6. Объем водорода при нормальных условиях: При нормальных условиях (0°C и 1 атм) 1 моль газа занимает объем 22.4 литра. Тогда объем водорода можно рассчитать так: [ V_{H2} = n{H_2} \times 22.4 \, \text{л/моль} = 0.240 \, \text{моль} \times 22.4 \, \text{л/моль} \approx 5.376 \, \text{л} ]

Таким образом, для восстановления оксида меди, полученного из 19.6 г гидроксида меди, потребуется примерно 5.38 литров водорода.

Для определения объема водорода, необходимого для восстановления оксида меди, сначала нужно найти количество вещества гидроксида меди (Cu(OH)₂), который термически разлагается до оксида меди (CuO).

1. Молярная масса Cu(OH)₂ = 63,55 (Cu) + 2 × 16 (O) + 2 × 1 (H) = 97,55 г/моль.

2. Количество вещества Cu(OH)₂ в 19,6 г:
   n = m / M = 19,6 г / 97,55 г/моль ≈ 0,201 моль.

3. При разложении 1 моль Cu(OH)₂ образуется 1 моль CuO. Следовательно, образуется примерно 0,201 моль CuO.

4. Для восстановления CuO водородом (реакция: CuO + H₂ → Cu + H₂O) требуется 1 моль H₂ на 1 моль CuO. Значит, необходимо 0,201 моль H₂.

5. Объем газообразного водорода при нормальных условиях (22,4 л/моль):
   V = n × 22,4 л/моль = 0,201 моль × 22,4 л/моль ≈ 4,49 л.

Таким образом, для восстановления оксида меди потребуется примерно 4,49 литра водорода.

Для решения задачи сначала нужно расписать последовательность химических реакций и провести необходимые расчёты.

1. Разложение гидроксида меди (Cu(OH)₂)

При нагревании гидроксид меди разлагается на оксид меди (CuO) и воду (H₂O). Химическое уравнение реакции:

[ Cu(OH)_2 \xrightarrow{\text{t}} CuO + H_2O ]

Молярная масса соединений:

• Cu(OH)₂: ( 63.5 + 2 \cdot 16 + 2 \cdot 1 = 97.5 \, \text{г/моль} )
• CuO: ( 63.5 + 16 = 79.5 \, \text{г/моль} )

По уравнению реакции видно, что 1 моль гидроксида меди даёт 1 моль оксида меди. Рассчитаем количество вещества Cu(OH)₂, исходя из его массы:

[ n(Cu(OH)_2) = \frac{m(Cu(OH)_2)}{M(Cu(OH)_2)} = \frac{19.6}{97.5} \approx 0.201 \, \text{моль}. ]

Поскольку соотношение между количеством вещества Cu(OH)₂ и CuO равно 1:1, количество вещества CuO будет таким же:

[ n(CuO) = 0.201 \, \text{моль}. ]

2. Восстановление оксида меди водородом

При восстановлении оксида меди водородом образуется металлическая медь (Cu) и вода (H₂O). Химическое уравнение реакции:

[ CuO + H_2 \rightarrow Cu + H_2O ]

Из уравнения видно, что для восстановления 1 моля CuO требуется 1 моль водорода (H₂). Значит, количество вещества водорода ( n(H_2) ), необходимое для восстановления 0.201 моль CuO, равно:

[ n(H_2) = n(CuO) = 0.201 \, \text{моль}. ]

3. Объём водорода

Для расчёта объёма водорода воспользуемся уравнением:

[ V(H_2) = n(H_2) \cdot V_m, ]

где ( V_m ) — молярный объём газа, равный ( 22.4 \, \text{л/моль} ) (при нормальных условиях). Подставляем значения:

[ V(H_2) = 0.201 \cdot 22.4 \approx 4.51 \, \text{л}. ]

Ответ:

Для восстановления оксида меди, полученного при разложении 19.6 г гидроксида меди, потребуется 4.51 литра водорода (при нормальных условиях).