С2. При взаимодействии 24,15 г технического натрия, содержащего 5% примесей, с водой было получено 8,96 л водорода (н.у.). Вычислите объемную долю выхода продукта реакции (в %)

Решение:

1. Масса чистого натрия:

Масса примесей = 24,15 г * 5% = 24,15 г * 0,05 = 1,2075 г

Масса чистого натрия = 24,15 г - 1,2075 г = 22,9425 г

2. Молярная масса натрия (Na):

\[ M(Na) = 23 \text{ г/моль} \]

3. Количество вещества чистого натрия:

\[ \nu(Na) = \frac{m(Na)}{M(Na)} = \frac{22.9425 \text{ г}}{23 \text{ г/моль}} \approx 0.9975 \text{ моль} \]

4. Уравнение реакции:

\[ 2Na + 2H_2O → 2NaOH + H_2↑ \]

5. Теоретическое количество водорода:

Из уравнения реакции следует, что из 2 моль Na образуется 1 моль H₂. Следовательно, из 0.9975 моль Na теоретически может образоваться:

\[ \nu_{теор}(H_2) = \frac{\nu(Na)}{2} = \frac{0.9975 \text{ моль}}{2} \approx 0.49875 \text{ моль} \]

6. Теоретический объем водорода:

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

\[ V_{теор}(H_2) = \nu_{теор}(H_2) \times V_m = 0.49875 \text{ моль} \times 22.4 \text{ л/моль} \approx 11.172 \text{ л} \]

7. Объемная доля выхода продукта:

Объемная доля выхода (η) рассчитывается по формуле:

\[ \eta = \frac{V_{практ}(H_2)}{V_{теор}(H_2)} \times 100\% \]

Подставляем известные значения:

\[ \eta = \frac{8.96 \text{ л}}{11.172 \text{ л}} \times 100\% \approx 80.2 \% \]

Ответ: 80.2 %