2. Задача Определите объем сероводорода необходимого для получения средней соли при его взаимодействии...

Чтобы определить объем сероводорода (H₂S), необходимого для реакции с гидроксидом натрия (NaOH), сначала нужно записать уравнение реакции между сероводородом и гидроксидом натрия.

Сероводород реагирует с гидроксидом натрия по следующему уравнению:

[ \text{H}_2\text{S} + \text{NaOH} \rightarrow \text{NaHS} + \text{H}_2\text{O} ]

Здесь натрий гидросульфид (NaHS) является средней солью, которая образуется в результате реакции.

Шаг 1: Определение количества вещества гидроксида натрия

Сначала найдем количество вещества (моль) NaOH, которое содержится в 20 г. Для этого используем формулу:

[ n = \frac{m}{M} ]

где:

• ( n ) — количество вещества (моль),
• ( m ) — масса (г),
• ( M ) — молярная масса (г/моль).

Молярная масса NaOH:

• Na (натрий) = 23 г/моль,
• O (кислород) = 16 г/моль,
• H (водород) = 1 г/моль.

Итак, молярная масса NaOH: [ M = 23 + 16 + 1 = 40 \text{ г/моль} ]

Теперь можем найти количество вещества NaOH в 20 г:

[ n_{\text{NaOH}} = \frac{20 \text{ г}}{40 \text{ г/моль}} = 0.5 \text{ моль} ]

Шаг 2: Определение количества сероводорода

Согласно уравнению реакции, на 1 моль NaOH требуется 1 моль H₂S. Следовательно, нам нужно 0.5 моль H₂S для реакции с 0.5 моль NaOH:

[ n_{\text{H}2\text{S}} = n{\text{NaOH}} = 0.5 \text{ моль} ]

Шаг 3: Определение объема сероводорода

Теперь мы можем рассчитать объем сероводорода при стандартных условиях (температура 0 °C и давление 1 атм). При этих условиях 1 моль газа занимает объем 22.4 литра.

Используя формулу для расчета объема газа:

[ V = n \cdot V_m ]

где:

• ( V ) — объем газа (л),
• ( n ) — количество вещества (моль),
• ( V_m ) — молярный объем газа (22.4 л/моль при стандартных условиях).

Теперь подставим наши значения:

[ V_{\text{H}_2\text{S}} = 0.5 \text{ моль} \cdot 22.4 \text{ л/моль} = 11.2 \text{ л} ]

Ответ

Таким образом, для получения средней соли (натрий гидросульфида) при реакции с 20 г гидроксида натрия потребуется 11.2 литра сероводорода (H₂S) при стандартных условиях (0 °C и 1 атм).

Для решения задачи определим химическое взаимодействие сероводорода (H₂S) с гидроксидом натрия (NaOH) и пройдем поэтапно расчет.

1. Химическое уравнение реакции

Сероводород реагирует с гидроксидом натрия, образуя сульфид натрия (Na₂S) или гидросульфид натрия (NaHS) в зависимости от соотношения реагентов. Если требуется "средняя соль", то будем ориентироваться на образование гидросульфида натрия (NaHS), что происходит при использовании одного эквивалента NaOH:

[ H_2S + NaOH \rightarrow NaHS + H_2O ]

2. Находим массу гидроксида натрия

По условию задачи масса гидроксида натрия (NaOH) дана:
[ m(\text{NaOH}) = 20 \, \text{г}. ]

3. Рассчитаем количество вещества NaOH

Для этого используем формулу:

[ n = \frac{m}{M}, ]

где:

• ( m ) — масса вещества (20 г),
• ( M ) — молярная масса NaOH (23 + 16 + 1 = 40 \, \text{г/моль}).

Подставляем значения:

[ n(\text{NaOH}) = \frac{20}{40} = 0{,}5 \, \text{моль}. ]

4. Определяем количество вещества H₂S

Согласно уравнению реакции, сероводород и гидроксид натрия взаимодействуют в молярном соотношении 1:1. Таким образом, количество вещества сероводорода равно количеству вещества NaOH:

[ n(\text{H}_2S) = n(\text{NaOH}) = 0{,}5 \, \text{моль}. ]

5. Рассчитаем объем сероводорода

Для расчета объема газа при нормальных условиях ((T = 273{,}15 \, \text{K}, P = 101{,}3 \, \text{kПа})) используем молярный объем газа, равный (V_m = 22{,}4 \, \text{л/моль}). Объем газа рассчитывается по формуле:

[ V = n \cdot V_m, ]

где:

• ( n ) — количество вещества газа (0,5 моль),
• ( V_m ) — молярный объем газа (22,4 л/моль).

Подставляем значения:

[ V(\text{H}_2S) = 0{,}5 \cdot 22{,}4 = 11{,}2 \, \text{л}. ]

6. Ответ

Для взаимодействия с 20 г гидроксида натрия и получения средней соли (NaHS) потребуется 11,2 литра сероводорода (H₂S) при нормальных условиях.

Для решения задачи нужно знать уравнение реакции между сероводородом (H₂S) и гидроксидом натрия (NaOH). Реакция протекает по следующему уравнению:

[ H_2S + 2NaOH \rightarrow Na_2S + 2H_2O ]

Из уравнения видно, что на 1 моль H₂S требуется 2 моли NaOH.

1. Вычислим количество вещества NaOH из его массы:

   • Молярная масса NaOH ≈ 40 г/моль.
   • Количество NaOH: ( n{NaOH} = \frac{m{NaOH}}{M_{NaOH}} = \frac{20 \text{ г}}{40 \text{ г/моль}} = 0.5 \text{ моль} ).

2. Определим количество H₂S:

   • Из уравнения реакции видно, что на 0.5 моль NaOH нужно ( n_{H2S} = \frac{0.5}{2} = 0.25 \text{ моль} ).

3. Найдем объем сероводорода при нормальных условиях (н.у.), используя закон Бойля-Мариотта, где 1 моль газа занимает 22.4 л:

   • Объем H₂S: ( V = n_{H2S} \times 22.4 \text{ л/моль} = 0.25 \text{ моль} \times 22.4 \text{ л/моль} = 5.6 \text{ л} ).

Таким образом, необходимый объем сероводорода составляет 5.6 литра.