Вычислите объем водорода, выделившийся при взаимодействии натрия массой 4,6 г с водой

Для решения этой задачи сначала нужно записать уравнение химической реакции между натрием (Na) и водой (H₂O):

[ 2 \text{Na} + 2 \text{H}_2\text{O} \rightarrow 2 \text{NaOH} + \text{H}_2 \uparrow ]

Из уравнения видно, что 2 моля натрия реагируют с водой с образованием 1 моля водорода. Теперь давайте найдем количество вещества натрия, которое участвует в реакции.

1. Рассчитаем количество вещества натрия:

   • Молярная масса натрия (Na) составляет примерно 23 г/моль.
   • Масса натрия в задаче: 4,6 г.

   [ n(\text{Na}) = \frac{4,6 \, \text{г}}{23 \, \text{г/моль}} = 0,2 \, \text{моль} ]

2. Определим количество вещества водорода:

   Согласно уравнению реакции, на 2 моля натрия образуется 1 моль водорода. Значит, на 0,2 моль натрия образуется:

   [ n(\text{H}_2) = \frac{0,2 \, \text{моль Na}}{2} = 0,1 \, \text{моль H}_2 ]

3. Рассчитаем объем выделившегося водорода:

   В нормальных условиях (н.у.), то есть при температуре 0°C (273,15 K) и давлении 1 атм (101,325 кПа), один моль идеального газа занимает объем 22,4 литра.

   [ V(\text{H}_2) = 0,1 \, \text{моль} \times 22,4 \, \text{л/моль} = 2,24 \, \text{л} ]

Итак, при взаимодействии 4,6 г натрия с водой выделится 2,24 литра водорода в нормальных условиях.

Для вычисления объема водорода, выделившегося при взаимодействии натрия массой 4,6 г с водой, мы можем использовать закон действий масс.

Сначала определим количество моль натрия по его массе. Молярная масса Na = 23 г/моль.

n(Na) = масса / молярная масса = 4,6 г / 23 г/моль = 0,2 моль

Так как соотношение между натрием и водой в реакции:

2Na + 2H₂O -> 2NaOH + H₂

Можем видеть, что на каждые 2 моля натрия выделяется 1 моль водорода. Таким образом, количество моль водорода равно половине количества молей натрия:

n(H₂) = n(Na) / 2 = 0,2 моль / 2 = 0,1 моль

Теперь мы можем использовать уравнение состояния идеального газа, чтобы найти объем водорода:

V = n * Vm

где V - объем, n - количество моль, Vm - молярный объем газа при стандартных условиях (22,4 л/моль).

V(H₂) = 0,1 моль * 22,4 л/моль = 2,24 л

Таким образом, объем водорода, выделившегося при взаимодействии натрия массой 4,6 г с водой, составляет 2,24 л.