Водород используют для получения чистых металлов из их оксидов. Например, при пропускании водорода через оксид меди(II) образуется медь и вода: CuO + H2 = Cu + H2O. Определите, какой объем водорода потребуется, чтобы получить хром из оксида хрома(III) массой 15,2 г. Определите, какую массу воды нужно взять, чтобы из нее получить данный объем водорода.

Для решения данной задачи, необходимо:

1. Составить уравнение реакции восстановления оксида хрома(III) водородом.
2. Рассчитать количество вещества оксида хрома(III).
3. Используя уравнение реакции, определить количество вещества водорода, необходимого для восстановления оксида хрома(III).
4. Рассчитать объем водорода.
5. Определить массу воды, необходимую для получения данного объема водорода.

Решение:

1. Уравнение реакции восстановления оксида хрома(III) водородом: $$Cr_2O_3 + 3H_2 = 2Cr + 3H_2O$$
2. Молярная масса оксида хрома(III) ($$Cr_2O_3$$) равна: $$M(Cr_2O_3) = 2 \cdot Ar(Cr) + 3 \cdot Ar(O) = 2 \cdot 52 + 3 \cdot 16 = 104 + 48 = 152 \frac{\text{г}}{\text{моль}}$$
3. Количество вещества оксида хрома(III) ($$Cr_2O_3$$) массой 15,2 г: $$n(Cr_2O_3) = \frac{m(Cr_2O_3)}{M(Cr_2O_3)} = \frac{15.2 \text{ г}}{152 \frac{\text{г}}{\text{моль}}} = 0.1 \text{ моль}$$
4. Согласно уравнению реакции, на 1 моль $$Cr_2O_3$$ требуется 3 моль $$H_2$$. Следовательно, на 0.1 моль $$Cr_2O_3$$ потребуется: $$n(H_2) = 3 \cdot n(Cr_2O_3) = 3 \cdot 0.1 \text{ моль} = 0.3 \text{ моль}$$
5. Объем водорода ($$H_2$$) при нормальных условиях (н.у.): $$V(H_2) = n(H_2) \cdot V_m = 0.3 \text{ моль} \cdot 22.4 \frac{\text{л}}{\text{моль}} = 6.72 \text{ л}$$
6. Реакция электролиза воды для получения водорода: $$2H_2O \rightarrow 2H_2 + O_2$$. Из уравнения реакции видно, что для получения 2 моль водорода необходимо 2 моль воды. Следовательно, для получения 0.3 моль водорода необходимо 0.3 моль воды: $$n(H_2O) = n(H_2) = 0.3 \text{ моль}$$
7. Масса воды, необходимая для получения 6,72 л водорода: $$m(H_2O) = n(H_2O) \cdot M(H_2O) = 0.3 \text{ моль} \cdot 18 \frac{\text{г}}{\text{моль}} = 5.4 \text{ г}$$

Ответ: 6,72 л водорода потребуется; 5,4 г воды нужно взять.