Podívejme se na konkrétní příklad. Je známo, že 13 g zinku reaguje s kyselinou. V tomto případě bude zinek reagovat přímo s kyslíkem vody a výsledkem je sloučenina zinku s vodíkem. Vodík bude zase uvolňován ve formě plynu.
Nyní vypočítejme množství uvolněného vodíku. Atomová hmotnost zinku je přibližně 65 g / mol a povinná stopová hodnota zinku ve spojení s vodíkem (ZnH2) je 2 moly vodíku na 1 mol zinku.
Podle výpočtů bude celkové množství vodíku uvolněného při reakci 13 g zinku přibližně 0,2 molu (dělením 13 g na 65 g/mol). K přeměně molů na hmotu lze použít odpovídající poměr: 1 mol vodíku má hmotnost asi 2 g.
Při reakci ze 13 g zinku se tedy uvolní přibližně 0,4 g vodíku. Pokud vezmeme v úvahu, že 1 litr vodíku má hmotnost asi 0,09 g, můžeme přibližně vypočítat, že při dané reakci bude uvolněno asi 4,4 litru vodíku.
Kolik litrů vodíku se uvolní
Pro výpočet množství izolovaného vodíku při reakci se zinkem je nutné znát molární hmotnost vodíku a znát množství zinku zapojeného do reakce.
Molární hmotnost vodíku (H2) je 2 g/mol. Množství zinku - 13 g.
Chcete-li provést výpočet, musíte nejprve určit množství látky zinku:
n(zinek) = m (zinek) / M (zinek),
kde n (zinek) - množství látky zinku v molech,
m (zinek) - hmotnost zinku v gramech,
M (zinek) - molární hmotnost zinku.
Vložením známých hodnot do vzorce získáme:
n (zinek) = 13 g / 65,38 g/mol = 0,198 mol.
Protože reakce mezi zinkem a vodíkem probíhá v poměru:
Zn + 2H2O → Zn(OH)2 + H2,
the množství uvolněného vodíku se rovná množství vodíkové látky odpovídající množství látky zinku. Množství izolovaného vodíku:
n(vodík) = n (zinek) = 0,198 mol.
Pro převod množství látky na litry je nutné znát zákon Avogadro, který říká, že"stejné objemy plynů naměřené za stejných podmínek teploty a tlaku obsahují stejný počet molekul".
Objem jednoho molu plynu (v) za normálních podmínek (0°C a tlak 1 atm) je 22,4 l.
Množství uvolněného vodíku v litrech:
V(vodík) = n(vodík) * V (molový plyn) = 0,198 mol * 22,4 l/mol = 4,4352 l.
Při reakci ze 13 g zinku se tedy uvolní přibližně 4,44 litru vodíku.
Reakce zinku s vodou
Zn + 2H₂O → Zn(OH)₂ + H₂
Zinek (Zn) nahrazuje vodík z molekuly vody, tvoří hydroxid zinečnatý(Zn (OH)₂) a uvolňuje vodík (H₂). Při této reakci se uvolňuje značné množství tepla, což vede k zahřátí reakční směsi.
Množství uvolněného vodíku závisí na hmotnosti zinku použitého v reakci. Pro výpočet množství uvolněného plynu lze použít stechiometrický poměr v reakční rovnici. Například při reakci ze 13 g zinku lze vypočítat množství uvolněného vodíku podle vzorce:
1 mol Zn → 1 mol H₂
molární hmotnost Zn = 65,4 g / mol
Počet molů Zn = hmotnost Zn / molární hmotnost Zn = 13 g / 65,4 g / mol = 0,198 mol
Množství uvolněného vodíku tedy bude 0,198 mol.
Hmotnost zinku a jeho chemické vlastnosti
Jednou z důležitých vlastností zinku je jeho reakce s kyselinami. Při kontaktu zinku s kyselinou, jako je kyselina chlorovodíková (HCl), vzniká roztok chloridu zinečnatého (ZnCl2). Tato reakce je doprovázena uvolňováním vodíku (H2) v plynném stavu.
- Hmotnost zinku potřebná k uvolnění 1 molu vodíku je 65.38 g. Pomocí stechiometrie reakce lze vypočítat hmotnost zinku potřebnou k uvolnění určitého množství vodíku.
- Dáno: hmotnost zinku-13 g.
- Stupeň dekompozice zinku je 1, protože se nerozptyluje.
- Stochiometrický koeficient mezi zinkem a vodíkem je 1:1.
- Hmotnost zinku vyjádřená v molech se rovná jeho hmotnosti v gramech dělené molární hmotností.
- Hmotnost zinku potřebná k uvolnění vodíku ze 13 g zinku lze tedy vypočítat takto:
Hmotnost zinku = (hmotnost zinku / molární hmotnost zinku) * Stochiometrický koeficient
Výpočet množství uvolněného vodíku
K určení množství uvolněného vodíku při reakci se zinkem je nutné použít údaje o hmotnosti zinku a jeho molární hmotnosti. Je třeba také vzít v úvahu poměr reaktantů v chemické reakční rovnici.
1. Najděte molární hmotnost zinku (Zn). Při znalosti atomové hmotnosti zinku (65,38 g/mol) lze molární hmotnost vypočítat podle vzorce.
2. Vypočítejte množství látky (mol) zinku pomocí hmotnosti zinku a jeho molární hmotnosti. K tomu je nutné rozdělit hmotnost zinku na jeho molární hmotnost podle vzorce.
3. Pomocí vyvážené chemické reakční rovnice mezi zinkem a vodou vytvořte poměr pro nalezení množství uvolněného vodíku a zinku. V rovnici uveďte koeficienty reaktantů a produktů.
4. Nastražte nalezené číslo mol zinku do složeného poměru a rozhodněte o něm, abyste určili počet mol uvolněného vodíku. Pokud v reakční rovnici čísla před vzorci látek odpovídají koeficientům v poměru, pak se počet mol uvolněného vodíku rovná počtu mol zinku.
5. Vyjádřete číslo mol vodíku jeho hmotností pomocí molární hmotnosti vodíku (2,016 g/mol). Chcete-li to provést, vynásobte číslo mol vodíku molární hmotností.
6. Nyní lze vypočítat hmotnost uvolněného vodíku odpovídající nalezenému číslu mol vodíku. Chcete-li to provést, vynásobte číslo mol vodíku jeho molární hmotností pomocí vzorce.
Pomocí dat o hmotnosti zinku a jeho molární hmotnosti a informací o chemické reakční rovnici a molární hmotnosti vodíku lze tedy vypočítat množství uvolněného vodíku při reakci se zinkem.
Stanovení objemu uvolněného vodíku
V procesu reakce se mezi zinkem a kyselinou sírovou vytváří vodík. K určení objemu uvolněného vodíku je třeba vzít v úvahu několik faktorů.
Nejprve je nutné znát stechiometrický reakční faktor mezi zinkem a kyselinou sírovou. V tomto případě je reakční rovnice následující:
Z rovnice je zřejmé, že jedna molekula zinku představuje jednu molekulu vodíku.
Za druhé je nutné znát množství zinku. V tomto případě je uvedena hodnota ve formě 13 g.
K určení objemu uvolněného vodíku lze použít Avogadroův zákon, který říká, že jedna molekula jakéhokoli plynu za normálních podmínek zabírá objem 22,4 litru.
Pro výpočet objemu uvolněného vodíku je tedy nutné znát hmotnost zinku a poměr mezi hmotností a molekulovou hmotností zinku a také použít Avogadroův zákon.
Tímto způsobem lze určit objem uvolněného vodíku podle vzorce:
V = (m/M) × 22,4
kde V je objem uvolněného vodíku (v litrech), m je hmotnost zinku (v gramech), M je molekulová hmotnost zinku.