Для решения этой задачи нам нужно определить теоретическое количество водорода, которое может быть выделено при полном взаимодействии магния с соляной кислотой, и сравнить его с фактически выделившимся объемом водорода.
Шаг 1: Запись уравнения реакции
Реакция между магнием и соляной кислотой (HCl) описывается следующим уравнением:
[ \text{Mg} + 2\text{HCl} \rightarrow \text{MgCl}_2 + \text{H}_2 ]
Из уравнения видно, что 1 моль магния дает 1 моль водорода.
Шаг 2: Расчет теоретического объема водорода
Найдем количество вещества магния. Молярная масса магния (Mg) составляет 24 г/моль.
[
n(\text{Mg}) = \frac{12 \text{ г}}{24 \text{ г/моль}} = 0.5 \text{ моль}
]
Так как по уравнению реакции 1 моль магния дает 1 моль водорода, то 0.5 моль магния даст 0.5 моль водорода.
При нормальных условиях (н.у.; 0°C и 1 атм) 1 моль газа занимает 22.4 л. Следовательно, теоретический объем водорода, который может быть получен из 0.5 моль, будет:
[
V_{\text{теоретический}}(\text{H}_2) = 0.5 \text{ моль} \times 22.4 \text{ л/моль} = 11.2 \text{ л}
]
Шаг 3: Расчет объемной доли выхода продукта
Фактически выделившийся объем водорода составляет 10 л. Объемная доля выхода (η) рассчитывается как отношение фактического объема к теоретическому:
[
\eta = \frac{V{\text{фактический}}}{V{\text{теоретический}}} \times 100\% = \frac{10 \text{ л}}{11.2 \text{ л}} \times 100\% \approx 89.29\%
]
Таким образом, объемная доля выхода водорода в данной реакции составляет примерно 89.29%.