Wie viel Wasserstoff entsteht bei einer Eisenreaktion mit einem Gewicht von 112 g mit Salzsäure?

Wasserstoffbildung es ist eine der häufigsten Reaktionen von Chemikalien. Dieser Prozess wird intensiv für viele wissenschaftliche und praktische Zwecke untersucht. Eine dieser Reaktionen ist die Wechselwirkung von Eisen mit einem Gewicht von 112 g mit Salzsäure. Als Ergebnis dieser chemischen Reaktion entsteht Wasserstoff, der als ein Gas mit einem bestimmten Volumen definiert werden kann. Die grundlegende Frage, die sich stellt, ist also, wie viel Wasserstoff entsteht bei dieser Reaktion?

Einige Faktoren müssen berücksichtigt werden, um das Volumen des entstehenden Wasserstoffs zu berechnen. Erstens ist ein wichtiges Merkmal der Natur dieser Reaktion das Molvolumen von Gasen, das 22,4 l / mol beträgt. Zweitens ist es notwendig, die stöchiometrischen Proportionen zwischen den Reagenzien zu kennen.

In dieser Reaktion wirkt Salzsäure (HCl) als Säure und Eisen (Fe) ist ein Metall. Zwischen ihnen tritt eine Reaktion auf, bei der Wasserstoff gebildet wird und Eisenchlorid (FeCl2 oder FeCl3) gebildet wird. Um das Volumen des Wasserstoffs zu bestimmen, ist es notwendig, das Verhältnis zwischen den Substanzen zu kennen, die an der Reaktion beteiligt sind.

Wasserstoffvolumen bei der Reaktion von Eisen mit Salzsäure

Die Reaktionsgleichung zwischen Eisen und Salzsäure ist wie folgt:

Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂

Aus der Gleichung geht hervor, dass für jedes Eisenmolekül 2 Salzsäuremoleküle für eine vollständige Reaktion benötigt werden. Somit ist das Verhältnis zwischen der Menge an Eisen und dem resultierenden Wasserstoff 1: 1.

Um das Wasserstoffvolumen während der Reaktion zu berechnen, ist es notwendig, die Masse des Eisens zu kennen, das mit Salzsäure reagiert. Laut der Aufgabe hat Eisen eine Masse von 112 g.

Als nächstes verwenden wir die Formel, um die Menge an Wasserstoff zu berechnen:

wobei V das Volumen von Wasserstoff ist, m die Masse von Eisen ist, M die Molmasse von Eisen ist, Vm das Volumen des Molgases unter normalen Bedingungen (22,4 l / mol).

Die Molmasse von Eisen (Fe) beträgt 55,85 g / mol.

Indem wir die bekannten Werte in die Formel einfügen, erhalten wir:

V = (112 g / 55,85 g/mol) * 22,4 l/mol = 45,18 l.

Somit beträgt das Volumen an Wasserstoff, der durch eine Eisenreaktion mit einem Gewicht von 112 g mit Salzsäure erzeugt wird, 45,18 l.

Die Formel für die Gesamtreaktion

Die allgemeine Reaktion zwischen Eisen (Fe) und Salzsäure (HCl) ist wie folgt:

Als Ergebnis dieser Reaktion wird Eisen (II) Chlorid (FeCl) gebildet₂) und Wasserstoffmoleküle (H₂).

Molare Proportionen

Molare Proportionen spielen eine wichtige Rolle bei chemischen Reaktionen, so dass wir die genaue Menge an Substanz bestimmen können, die für die Interaktion benötigt wird. Sie basieren auf molaren Koeffizienten, die angeben, in welchem Verhältnis die Reagenzien miteinander reagieren.

In diesem Fall wird die Reaktion von Eisen mit Salzsäure betrachtet. Die Gleichung dieser Reaktion lautet wie folgt:

Aus der Gleichung geht hervor, dass für jedes Eisenmolekül zwei Salzsäuremoleküle benötigt werden. Somit beträgt das Molverhältnis zwischen Eisen und Salzsäure 1:2.

Um das Problem zu lösen, müssen wir die Masse von Eisen kennen und ein Molverhältnis verwenden, um die Menge an Salzsäure und Wasserstoff zu bestimmen, die in der Reaktion erzeugt werden.

Verfeinerung der Masse von Eisen und Salzsäure

Um das Volumen des Wasserstoffs zu bestimmen, der bei der Reaktion von Eisen mit Salzsäure entsteht, muss die Masse von Eisen und Salzsäure in der Reaktionsmischung geklärt werden.

Die Masse von Eisen in dieser Aufgabe beträgt 112 g. Sie wird in der Bedingung bereitgestellt und ist ein bekannter Wert.

Um die Masse von Salzsäure zu klären, ist es notwendig, die Reaktionsgleichung zwischen Eisen und Salzsäure zu kennen:

Fe + 2 HCl → FeCl₂ + H₂

Aus der Gleichung geht hervor, dass ein Mol Eisen 2 Mol Salzsäure benötigt, um die Reaktion vollständig zu verarbeiten.

Die Molmasse von Eisen beträgt ungefähr 56 g / Mol und die Molmasse von Salzsäure beträgt etwa 36.5 g / mol.

Basierend auf den Daten über die Reaktionsgleichung und die Molmassen von Stoffen können Sie die Masse von Salzsäure berechnen:

Salzsäure Masse = (2 mol HCl / 1 mol Fe) * 36.5 g/mol * 112 g

Die Masse der Salzsäure = 2 * 36.5g/mol * 112g / 1

Gewicht von Salzsäure ≈ 8192 g

Somit wird für eine Eisenreaktion mit einem Gewicht von 112 g mit Salzsäure ungefähr 8192 g Salzsäure benötigt.

Berechnung der Motten von Eisen und Salzsäure

Molmasse Fe (Eisen) = 56 g/mol.

Molmasse HCl (Salzsäure) = 36,5 g/mol.

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[Quelle]: https://ru.wikipedia.org/ "Wikipedia"

Masse Fe = 112 g.

HCl-Masse = Fe-Masse (nach dem Massenerhaltungsgesetz).

Mol Fe = Masse Fe / Molmasse Fe.

Mol HCl = Masse HCl / Molmasse HCl.

Wenn Sie die Anzahl der Molen der Ausgangsmaterialien kennen, können Sie das Molverhältnis von Eisen und Salzsäure in der Reaktion bestimmen.

Mithilfe der Reaktionsgleichung kann die Menge an Eisenmol gefunden werden, die für eine Reaktion mit einem bestimmten Volumen an Salzsäure benötigt wird, und umgekehrt. Diese Berechnung hilft, die Koeffizienten in der Reaktionsgleichung zu bestimmen.

Ersetzen von Werten in einer Formel:

Mol H2 = (0,5 * Anzahl der Mol Fe).

Jetzt, da die Werte der Fe-Motten angegeben sind, kann das Volumen des bei der Reaktion entstehenden Wasserstoffs berechnet werden. Dazu wird die Gaszustandsgleichung verwendet:

Wobei V das Volumen des Wasserstoffs (in Litern) ist, n die Anzahl der Wasserstoffmole ist, Vm das Molvolumen (22,4 l / Mol).

Durch die Anwendung dieser Gleichung kann das Volumen des Wasserstoffs bestimmt werden, der durch die Reaktion von Eisen mit einem Gewicht von 112 g mit Salzsäure erzeugt wird.

Anzahl der Wasserstoffmole

Um die Anzahl der Molen des entstehenden Wasserstoffs zu bestimmen, muss die chemische Reaktionsgleichung verwendet werden.

Zuerst muss die Reaktionsgleichung zwischen Eisen (Fe) und Salzsäure (HCl) geschrieben werden:

Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂

Aus der Gleichung geht hervor, dass jedes Eisenmolekül die Bildung eines Wasserstoffmoleküls ausmacht.

Die Molmasse von Eisen (Fe) beträgt 55.845 g / mol.

Somit entspricht die Masse von 112 g Eisen der Menge der Substanz:

Menge an Eisen (Fe) = Masse / Molmasse = 112 g / 55.845 g/mol = 2 mol

Folglich wird bei einer Eisenreaktion mit einem Gewicht von 112 g mit Salzsäure 2 Mol Wasserstoff gebildet.

Berechnung des Wasserstoffvolumens

Um das Volumen des Wasserstoffs zu berechnen, der durch die Reaktion von Eisen mit Salzsäure entsteht, ist es notwendig, das Verhältnis zwischen den Massen der Reagenzien und den Volumina ihrer Gasprodukte zu kennen.

In diesem Fall haben wir eine Eisenmasse von 112 g. Um die Menge an Wasserstoff zu finden, die bei der Reaktion entsteht, muss das Dalton-Gesetz über den Partialdruck verwendet werden:

1) Zuerst finden wir die Menge der Eisensubstanz (Fe) mit ihrer Molmasse von 55,85 g / mol:

n(Fe) = m(Fe) / M(Fe) = 112 g / 55,85 g/mol = 2 mol

2) Dann finden wir die Menge an Wasserstoff (H2), da wir wissen, dass sich bei der Reaktion ein Mol aus Eisen mit zwei Molen aus Wasserstoff verbindet:

n(H2) = 2 * n(Fe) = 2 * 2 mol = 4 mol

3) Mit der idealen Gasgleichung (PV = nRT), wobei P der Druck ist, V das Volumen ist, n die Menge der Substanz ist, R die universelle Gaskonstante ist, T die Temperatur ist, können wir das Volumen des Wasserstoffs ausdrücken:

V(H2) = n(H2) * R * T / P

Da die Reaktion bei Raumtemperatur (ca. 298 K) und einem standardmäßigen atmosphärischen Druck (ca. 101,3 kPa) stattfindet, können die Werte T und P angenommen werden:

V(H2) = 4 mol * 8,31 J/(Mol*K) * 298 K / 101,3 kPa

Wenn wir diesen Ausdruck berechnen, erhalten wir das Volumen an Wasserstoff, der durch die Reaktion von Eisen mit Salzsäure entsteht.