3. При взаимодействии 23 г натрия с водой образовалось 8,96 л водорода (н.у.). Вычислите объёмную долю выхода продукта реакции.

Решение:

1. Запишем уравнение реакции:

2Na + 2H₂O → 2NaOH + H₂↑

2. Рассчитаем теоретическое количество водорода, которое должно было образоваться из 23 г натрия:

Молярная масса натрия (Na) = 23 г/моль.

Количество вещества натрия: n(Na) = rac{m(Na)}{M(Na)} = rac{23 ext{ г}}{23 ext{ г/моль}} = 1 ext{ моль}

Согласно уравнению реакции, из 2 моль Na образуется 1 моль H₂. Следовательно, из 1 моль Na теоретически должно образоваться:

n_{теор}(H_2) = rac{1 ext{ моль Na}}{2} = 0.5 ext{ моль}

3. Рассчитаем теоретический объем водорода:

При нормальных условиях (н.у.) молярный объем любого газа равен 22,4 л/моль.

V_{теор}(H_2) = n_{теор}(H_2) imes V_m = 0.5 ext{ моль} imes 22.4 ext{ л/моль} = 11.2 ext{ л}

4. Рассчитаем фактический выход продукта реакции (объем водорода, который выделился):

V_{факт}(H_2) = 8.96 ext{ л}

5. Рассчитаем объёмную долю выхода продукта реакции:

Объемная доля выхода (η) рассчитывается по формуле:

ext{η} = rac{V_{факт}(H_2)}{V_{теор}(H_2)} imes 100%

ext{η} = rac{8.96 ext{ л}}{11.2 ext{ л}} imes 100% = 0.8 imes 100% = 80%

Ответ: Объёмная доля выхода продукта реакции составляет 80%.