Для того чтобы решить эту задачу, нам понадобится применить соотношение между массой вещества и его объемом, известное как закон Шарля или закон трех объемов.
Сначала определим химическое уравнение реакции, чтобы понять, какие вещества вступают в реакцию и какие продукты образуются. Как указано в задаче, мы имеем дело с реакцией металлического кальция с метанолом (CH3OH).
Соответствующее химическое уравнение для этой реакции выглядит следующим образом:
Ca + 2CH3OH -> Ca(OCH3)2 + H2
Из этого уравнения видно, что одна молекула кальция реагирует с двумя молекулами метанола и образует одну молекулу диметилата кальция (Ca(OCH3)2) и одну молекулу водорода (H2).
Теперь мы можем приступить к расчетам. Сначала найдем количество молей метанола, имеющегося в задаче, используя массу метанола, которая указана равной 96 г. Чтобы это сделать, нам нужно знать молярную массу метанола (CH3OH).
Молярная масса метанола (CH3OH) вычисляется путем сложения атомных масс всех его элементов: C (углерод) - 12 г/моль, H (водород) - 1 г/моль и O (кислород) - 16 г/моль.
Молярная масса метанола будет равна 12 + 4 + 16 + 1 = 33 г/моль.
Теперь мы можем рассчитать количество молей метанола по формуле:
количество молей = масса / молярная масса
количество молей метанола = 96 г / 33 г/моль = 2.91 моль
Поскольку одна молекула кальция реагирует с двумя молекулами метанола, нам нужно умножить количество молей метанола на 2, чтобы найти количество молей кальция, участвующих в реакции:
Согласно уравнению реакции, одна молекула кальция образует одну молекулу водорода. Таким образом, количество молей образовавшегося водорода будет равно количеству молей кальция:
количество молей водорода = 5.82 моль
Наконец, мы можем использовать идеальный газовый закон, чтобы найти объем водорода (H2), который образуется при данной реакции.
Идеальный газовый закон выглядит следующим образом:
V = n * R * T / P
где V - объем газа, n - количество молей газа, R - универсальная газовая постоянная, T - температура газа (в Кельвинах) и P - давление газа.
В нашем случае мы имеем стандартные условия (нормальные условия) температуры и давления:
T = 273 K
P = 1 атм
Универсальная газовая постоянная имеет значение R = 0.0821 л * атм / моль * К.
Теперь мы можем использовать эти значения в уравнении и подставить количество молей водорода:
V = 5.82 моль * 0.0821 л * атм / моль * К * 273 K / 1 атм
Вычислений: V = 13.96 л
Таким образом, объем водорода (H2), который образуется при реакции металлического кальция на метанол массой 96 г, составляет 13.96 л.
Сначала определим химическое уравнение реакции, чтобы понять, какие вещества вступают в реакцию и какие продукты образуются. Как указано в задаче, мы имеем дело с реакцией металлического кальция с метанолом (CH3OH).
Соответствующее химическое уравнение для этой реакции выглядит следующим образом:
Ca + 2CH3OH -> Ca(OCH3)2 + H2
Из этого уравнения видно, что одна молекула кальция реагирует с двумя молекулами метанола и образует одну молекулу диметилата кальция (Ca(OCH3)2) и одну молекулу водорода (H2).
Теперь мы можем приступить к расчетам. Сначала найдем количество молей метанола, имеющегося в задаче, используя массу метанола, которая указана равной 96 г. Чтобы это сделать, нам нужно знать молярную массу метанола (CH3OH).
Молярная масса метанола (CH3OH) вычисляется путем сложения атомных масс всех его элементов: C (углерод) - 12 г/моль, H (водород) - 1 г/моль и O (кислород) - 16 г/моль.
Молярная масса метанола будет равна 12 + 4 + 16 + 1 = 33 г/моль.
Теперь мы можем рассчитать количество молей метанола по формуле:
количество молей = масса / молярная масса
количество молей метанола = 96 г / 33 г/моль = 2.91 моль
Поскольку одна молекула кальция реагирует с двумя молекулами метанола, нам нужно умножить количество молей метанола на 2, чтобы найти количество молей кальция, участвующих в реакции:
количество молей кальция = 2.91 моль * 2 = 5.82 моль
Согласно уравнению реакции, одна молекула кальция образует одну молекулу водорода. Таким образом, количество молей образовавшегося водорода будет равно количеству молей кальция:
количество молей водорода = 5.82 моль
Наконец, мы можем использовать идеальный газовый закон, чтобы найти объем водорода (H2), который образуется при данной реакции.
Идеальный газовый закон выглядит следующим образом:
V = n * R * T / P
где V - объем газа, n - количество молей газа, R - универсальная газовая постоянная, T - температура газа (в Кельвинах) и P - давление газа.
В нашем случае мы имеем стандартные условия (нормальные условия) температуры и давления:
T = 273 K
P = 1 атм
Универсальная газовая постоянная имеет значение R = 0.0821 л * атм / моль * К.
Теперь мы можем использовать эти значения в уравнении и подставить количество молей водорода:
V = 5.82 моль * 0.0821 л * атм / моль * К * 273 K / 1 атм
Вычислений: V = 13.96 л
Таким образом, объем водорода (H2), который образуется при реакции металлического кальция на метанол массой 96 г, составляет 13.96 л.