Решение задачи: Медь и серная кислота (выделение газа)

Решение задачи по химии Условие: Сколько литров газа выделится, если медь (\( Cu \)) обработали \( 200 \) г \( 98\% \)-го раствора \( H_{2}SO_{4} \) (н.у.)? Дано: \( m_{р-ра}(H_{2}SO_{4}) = 200 \) г \( \omega(H_{2}SO_{4}) = 98\% \) (или \( 0,98 \)) \( V_{m} = 22,4 \) л/моль (н.у.) Найти: \( V(SO_{2}) \) — ? Решение: 1) Медь реагирует только с концентрированной серной кислотой (так как \( 98\% \) — это концентрированная кислота). Запишем уравнение реакции: \[ Cu + 2H_{2}SO_{4(конц.)} \rightarrow CuSO_{4} + SO_{2} \uparrow + 2H_{2}O \] 2) Найдем массу чистой серной кислоты в растворе: \[ m_{чист.}(H_{2}SO_{4}) = m_{р-ра} \cdot \omega = 200 \cdot 0,98 = 196 \text{ г} \] 3) Рассчитаем молярную массу серной кислоты: \[ M(H_{2}SO_{4}) = 1 \cdot 2 + 32 + 16 \cdot 4 = 98 \text{ г/моль} \] 4) Найдем количество вещества серной кислоты: \[ n(H_{2}SO_{4}) = \frac{m}{M} = \frac{196}{98} = 2 \text{ моль} \] 5) Согласно уравнению реакции, из \( 2 \) моль \( H_{2}SO_{4} \) выделяется \( 1 \) моль газа (\( SO_{2} \)). Составим пропорцию: \[ n(SO_{2}) = \frac{1}{2} \cdot n(H_{2}SO_{4}) = \frac{1}{2} \cdot 2 = 1 \text{ моль} \] 6) Вычислим объем выделившегося газа при нормальных условиях (н.у.): \[ V(SO_{2}) = n \cdot V_{m} = 1 \cdot 22,4 = 22,4 \text{ л} \] Ответ: \( 22,4 \) л.