46. 13. К 9,8% раствору серной кислоты (H₂SO₄) массой 400 г добавили избыток железных опилок. Определите объём выделившегося водорода (н.у.), если его выход составляет 80% от теоретически возможного.

Решение:

1. Найдем массу чистой серной кислоты:

   m(H₂SO₄) = m(раствора) * w(H₂SO₄) = 400 г * 0.098 = 39.2 г

2. Найдем количество вещества серной кислоты:

   M(H₂SO₄) = 2*1 + 32 + 4*16 = 98 г/моль

   n(H₂SO₄) = m(H₂SO₄) / M(H₂SO₄) = 39.2 г / 98 г/моль = 0.4 моль

3. Запишем уравнение реакции железа с серной кислотой:

   Fe + H₂SO₄ → FeSO₄ + H₂↑

4. Определим теоретическое количество вещества водорода:

   По уравнению реакции, из 1 моль H₂SO₄ образуется 1 моль H₂. Следовательно, из 0.4 моль H₂SO₄ теоретически может образоваться 0.4 моль H₂.

   n_теор(H₂) = 0.4 моль

5. Найдем фактическое количество вещества водорода, учитывая выход 80%:

   n_фак(H₂) = n_теор(H₂) * (выход / 100%) = 0.4 моль * (80% / 100%) = 0.4 моль * 0.8 = 0.32 моль

6. Найдем объем выделившегося водорода (н.у.):

   При нормальных условиях (н.у.) 1 моль любого газа занимает объем 22.4 л.

   V(H₂) = n_фак(H₂) * V_m = 0.32 моль * 22.4 л/моль = 7.168 л

Ответ:

Объём выделившегося водорода составляет 7.168 л.