ГДЗ по Химии 10 Класс Параграф 12 Вопрос 4 Габриелян, Остроумов — Подробные Ответы

Какой объём водорода (н.у.) выделится при взаимодействии 1,38 г натрия с избытком этиленгликоля?

Условие задачи (Дано):

Дано:

• m(Na) = 1,38 г (масса натрия)
• M(Na) = 23 г/моль (молярная масса натрия)
• Vm = 22,4 л/моль (молярный объем газа при н.у.)

Найти:

• V(H₂) = ? (объем выделившегося водорода)

Решение:

1. Уравнение химической реакции

При взаимодействии двухатомного спирта (этандиола-1,2) с активным металлом натрием происходит замещение атомов водорода в гидроксильных группах:

HO-CH₂-CH₂-OH + 2Na → NaO-CH₂-CH₂-ONa + H₂↑

2. Расчет количества вещества натрия

Сначала узнаем, сколько моль натрия вступило в реакцию:

n(Na) = m / M = 1,38 / 23 = 0,06 моль

3. Определение количества вещества водорода (H₂)

Посмотрим на коэффициенты в уравнении реакции:

• Перед Na стоит коэффициент 2.
• Перед H₂ коэффициента нет (подразумевается 1).

Это значит, что водорода получается в 2 раза меньше, чем было взято натрия:

n(H₂) = n(Na) / 2 = 0,06 / 2 = 0,03 моль

4. Вычисление объема водорода

Зная количество моль, находим объем газа при нормальных условиях:

V(H₂) = n * Vm = 0,03 * 22,4 = 0,672 л

Ответ:
V(H₂) = 0,672 л.

Давайте разберем эту задачу по косточкам. Здесь соединяются два важных раздела химии: свойства органических спиртов и количественные расчеты (стехиометрия).

Вот подробное объяснение каждого этапа решения.

1. Понимаем химию процесса (Уравнение)

Первым делом нам нужно понять, что происходит в пробирке.
Этандиол-1,2 (этиленгликоль) — это двухатомный спирт. У него есть две «активные точки» — это гидроксильные группы -OH.

Когда мы добавляем активный металл натрий (Na), он начинает вытеснять водород из этих групп.

• В одной молекуле этандиола две группы -OH.
• Чтобы заместить водород в обеих группах, нам нужно два атома натрия.
• Два вытесненных атома водорода объединяются в одну молекулу газа — H₂.

Уравнение:

HO-CH₂-CH₂-OH + 2Na → NaO-CH₂-CH₂-ONa + H₂↑

Важный вывод из уравнения: На каждые 2 частицы натрия мы всегда получаем в 2 раза меньше частиц водорода (соотношение 2 : 1).

2. Переходим от граммов к «штукам» (Моли)

В химии нельзя считать просто по массе, потому что атомы разных веществ весят по-разному. Мы используем моли — это универсальная единица количества вещества (как «десяток» или «дюжина», только для атомов).

У нас есть 1,38 г натрия. Чтобы узнать, сколько это моль, мы делим массу на атомный вес натрия (из таблицы Менделеева он равен 23):

n(Na) = 1,38 г / 23 г/моль = 0,06 моль

Теперь мы точно знаем: в реакцию вступило 0,06 моль «порций» натрия.

3. Работаем с пропорцией (Логика реакции)

Это самый ответственный момент. Мы смотрим на коэффициенты в уравнении перед Na и H₂.

• Перед Na стоит 2.
• Перед H₂ стоит 1 (она не пишется, но подразумевается).

Это значит: n(H₂) = n(Na) / 2

Если натрия у нас 0,06 моль, то водорода выделится ровно в два раза меньше:

n(H₂) = 0,06 / 2 = 0,03 моль

4. Переводим «штуки» в объем (Литры)

Теперь, когда мы знаем, сколько моль водорода у нас получилось, нужно узнать его объем.
По закону Авогадро, при нормальных условиях (н.у.) любой газ объемом в 1 моль занимает 22,4 литра. Это константа — Vm (молярный объем).

Умножаем наше количество водорода на этот объем:

V(H₂) = 0,03 моль * 22,4 л/моль = 0,672 л

Ответ: При взаимодействии 1,38 г натрия с избытком этандиола выделится 0,672 литра водорода.