При восстановлении водородом из оксида вольфрама(VI) выделилось 15 г вольфрама. Найдите массу и объём вступившего в реакцию водорода.
Ответы
Для решения этой задачи нужно использовать закон пропорций Лавуазье-Лапласа, который гласит, что массы реагирующих веществ относятся к друг другу как их соответствующие стехиометрические коэффициенты.
Сначала найдем стехиометрический коэффициент между оксидом вольфрама(VI) и водородом. Уравнение реакции выглядит следующим образом:
WO3 + 3H2 → W + 3H2O
Здесь видно, что на каждый моль водорода идет один моль вольфрама. Следовательно, если выделилось 15 г вольфрама, то в реакции участвовало 15 г/183,84 г/моль ≈ 0,0814 моль вольфрама.
Так как каждый моль водорода соответствует молю вольфрама, то в реакции участвовало также 0,0814 моль водорода.
Далее, используя уравнение состояния идеального газа PV = nRT, можно найти объем водорода при стандартных условиях (температура 0 °C, давление 1 атм). При этих условиях постоянная газового состояния R равна 0,082 л·атм/(моль·К).
V = nRT/P = 0,0814 моль × 0,082 л·атм/(моль·К) × 273 К/1 атм ≈ 1,78 л
Таким образом, в реакции было использовано около 0,0814 моль водорода, что соответствует объему около 1,78 л при стандартных условиях.