Betrachten wir ein konkretes Beispiel. Es ist bekannt, dass 13 g Zink mit Säure reagiert. In diesem Fall reagiert Zink direkt mit dem Sauerstoff des Wassers, und als Ergebnis wird eine Verbindung von Zink mit Wasserstoff gebildet. Wasserstoff wiederum wird in Form von Gas freigesetzt.
Berechnen wir nun die Menge des freigesetzten Wasserstoffs. 65 g / mol, und das obligatorische Zinkstapeln in Verbindung mit Wasserstoff (ZnH2) beträgt 2 Mol Wasserstoff pro 1 Mol Zink.
Gemäß den Berechnungen beträgt die Gesamtmenge an Wasserstoff, der bei einer Reaktion von 13 g Zink freigesetzt wird, etwa 0,2 Mol (durch Division von 13 g durch 65 g / Mol). Um Motten in Masse umzuwandeln, kann ein entsprechendes Verhältnis verwendet werden: 1 Mol Wasserstoff hat eine Masse von etwa 2 g.
Somit werden bei einer Reaktion mit 13 g Zink etwa 0,4 g Wasserstoff freigesetzt. Wenn wir berücksichtigen, dass 1 Liter Wasserstoff eine Masse von etwa 0,09 g hat, können wir annähernd berechnen, dass bei dieser Reaktion etwa 4,4 Liter Wasserstoff freigesetzt werden.
Wie viele Liter Wasserstoff werden freigesetzt
Um die Menge an freigesetztem Wasserstoff bei einer Reaktion mit Zink zu berechnen, müssen Sie die Molmasse des Wasserstoffs kennen und die Menge an Zink kennen, die an der Reaktion beteiligt ist.
Die Molmasse von Wasserstoff (H2) beträgt 2 g / mol. Die Menge an Zink beträgt 13 g.
Um die Berechnung durchzuführen, müssen Sie zuerst die Menge der Zinksubstanz bestimmen:
n(Zink) = m(Zink) / M(Zink),
wo n(Zink) - die Menge der Zinksubstanz in den Motten,
m(Zink) - gewicht von Zink in Gramm,
M(Zink) - die Molmasse von Zink.
Wenn wir die bekannten Werte in die Formel einfügen, erhalten wir:
n(Zink) = 13 g / 65,38 g/mol = 0,198 mol.
Da die Reaktion zwischen Zink und Wasserstoff proportional erfolgt:
Zn + 2H2O → Zn(OH)2 + H2,
die Menge an freigesetztem Wasserstoff entspricht der Menge an Wasserstoff, die der Menge an Zink entspricht. Somit ist die Menge an freigesetztem Wasserstoff:
n(Wasserstoff) = n(Zink) = 0,198 mol.
Um die Menge einer Substanz in Liter zu übersetzen, muss man das Avogadro-Gesetz kennen, das besagt, dass "gleiche Mengen an Gasen, die unter den gleichen Temperatur- und Druckbedingungen gemessen werden, die gleiche Anzahl von Molekülen enthalten."
Das Volumen eines Mol-Gases (V) unter normalen Bedingungen (0 ° C und einem Druck von 1 atm) beträgt 22,4 Liter.
Somit ist die Menge an freigesetztem Wasserstoff in Litern:
V(Wasserstoff) = n(Wasserstoff) * V(Molgas) = 0,198 mol * 22,4 l/mol = 4,4352 l.
Somit werden bei einer Reaktion mit 13 g Zink etwa 4,44 Liter Wasserstoff freigesetzt.
Zinkreaktion mit Wasser
Zn + 2H₂O → Zn(OH)₂ + H₂
Zink (Zn) ersetzt Wasserstoff aus dem Wassermolekül, bildet Zinkhydroxid (Zn(OH)₂) und setzt Wasserstoff (H₂) frei. Bei dieser Reaktion wird eine erhebliche Menge an Wärme freigesetzt, was zu einer Erwärmung des Reaktionsgemisches führt.
Die Menge an freigesetztem Wasserstoff hängt von der in der Reaktion verwendeten Zinkmasse ab. Sie können das stöchiometrische Verhältnis in der Reaktionsgleichung verwenden, um die Menge des freigesetzten Gases zu berechnen. Zum Beispiel kann bei einer Reaktion mit 13 g Zink die Menge an freigesetztem Wasserstoff anhand der Formel berechnet werden:
1 mol Zn → 1 Mol H₂
molmasse Zn = 65,4 g/mol
Anzahl der Mol Zn = Masse Zn / Molmasse Zn = 13 g / 65,4 g/mol = 0,198 mol
Somit wird die Menge des freigesetzten Wasserstoffs 0,198 Mol betragen.
Die Masse von Zink und seine chemischen Eigenschaften
Eine der wichtigen Eigenschaften von Zink ist seine Reaktion mit Säuren. Wenn Zink mit einer Säure wie Salzsäure (HCl) in Kontakt kommt, wird eine Zinkchloridlösung (ZnCl2) gebildet. Diese Reaktion wird von der Freisetzung von Wasserstoff (H2) in einem gasförmigen Zustand begleitet.
- Die zur Freisetzung von 1 Mol Wasserstoff erforderliche Zinkmasse beträgt 65.38 g. Mithilfe der Stöchiometrie der Reaktion kann die für die Freisetzung einer bestimmten Menge an Wasserstoff erforderliche Zinkmasse berechnet werden.
- Gegeben: Das Gewicht von Zink beträgt 13 g.
- Der Dekompositionsgrad von Zink beträgt 1, da es sich nicht zersetzt.
- Der stochiometrische Koeffizient zwischen Zink und Wasserstoff beträgt 1: 1.
- Die in Molen ausgedrückte Zinkmasse entspricht ihrer Masse in Gramm geteilt durch ihre Molmasse.
- Somit kann die zur Freisetzung von Wasserstoff aus 13 g Zink benötigte Zinkmasse wie folgt berechnet werden:
Zinkmasse = (Zinkmasse / Zinkmolarmasse) * Stochiometrischer Koeffizient
Berechnung der freigesetzten Wasserstoffmenge
Um die Menge des freigesetzten Wasserstoffs bei der Reaktion mit Zink zu bestimmen, müssen Daten zur Zinkmasse und seiner Molmasse verwendet werden. Es sollte auch das Verhältnis der Reagenzien in der chemischen Reaktionsgleichung berücksichtigt werden.
1. Finden Sie die Molmasse aus Zink (Zn). Wenn Sie das Atomgewicht von Zink (65,38 g / Mol) kennen, können Sie die Molmasse anhand der Formel berechnen.
2. Berechnen Sie die Menge an Substanz (Mol) Zink unter Verwendung der Zinkmasse und ihrer Molmasse. Dazu ist es notwendig, die Masse von Zink nach Formel in seine Molmasse zu teilen.
3. Verwenden Sie eine ausgeglichene chemische Reaktionsgleichung zwischen Zink und Wasser, um einen Anteil zu bilden, um die Menge an freigesetztem Wasserstoff und Zink zu ermitteln. Geben Sie in der Gleichung die Koeffizienten von Reagenzien und Produkten an.
4. Ersetzen Sie die gefundene Anzahl von Zinkmol durch den komponierten Anteil und lösen Sie sie, um die Anzahl der Mol des freigesetzten Wasserstoffs zu bestimmen. Wenn in der Reaktionsgleichung die Zahlen vor den Stoffformeln den proportionalen Koeffizienten entsprechen, entspricht die Anzahl der Mol des freigesetzten Wasserstoffs der Anzahl der Mol des Zinks.
5. Drücken Sie die Anzahl der Mol Wasserstoff durch seine Masse aus, indem Sie die Molmasse des Wasserstoffs (2,016 g / mol) verwenden. Multiplizieren Sie dazu die Anzahl der Wasserstoffmol mit seiner Molmasse.
6. Jetzt können Sie die Masse des freigesetzten Wasserstoffs berechnen, die der gefundenen Anzahl von Wasserstoffmol entspricht. Multiplizieren Sie dazu die Anzahl der Wasserstoffmol mit seiner Molmasse mit einer Formel.
Anhand von Daten zur Zinkmasse und der Molmasse sowie Informationen zur chemischen Reaktionsgleichung und der Molmasse von Wasserstoff kann daher die Menge des freigesetzten Wasserstoffs bei der Reaktion mit Zink berechnet werden.
Bestimmung des Volumens des freigesetzten Wasserstoffs
Während der Reaktion wird Wasserstoff zwischen Zink und Schwefelsäure gebildet. Um das Volumen des freigesetzten Wasserstoffs zu bestimmen, müssen mehrere Faktoren berücksichtigt werden.
Zuerst ist es notwendig, den stöchiometrischen Reaktionskoeffizienten zwischen Zink und Schwefelsäure zu kennen. In diesem Fall ist die Reaktionsgleichung wie folgt:
Aus der Gleichung geht hervor, dass ein einzelnes Zinkmolekül ein Wasserstoffmolekül ausmacht.
Zweitens ist es notwendig, die Menge an verbrauchtem Zink zu kennen. In diesem Fall wird ein Wert in Form von 13 angegeben.
Um das Volumen des freigesetzten Wasserstoffs zu bestimmen, kann das Avogadro-Gesetz verwendet werden, das besagt, dass ein einzelnes Molekül eines Gases unter normalen Bedingungen ein Volumen von 22,4 Litern einnimmt.
Um also das Volumen des freigesetzten Wasserstoffs zu berechnen, müssen Sie die Zinkmasse und das Verhältnis zwischen Zinkmasse und Molekulargewicht kennen und das Avogadro-Gesetz verwenden.
Somit kann das Volumen des freigesetzten Wasserstoffs durch die Formel bestimmt werden:
V = (m/M) × 22,4
wobei V das Volumen des freigesetzten Wasserstoffs (in Litern) ist, m das Gewicht von Zink (in Gramm), M das Molekulargewicht von Zink.
