Условие задачи

Чему равен при н. у. эквивалентный объем водорода? Вычислите эквивалентную массу металла, если на восстановление 1,017 г его оксида израсходовалось 0,28 л водорода (н. у.).

Решение

Нам дана задача по неорганической химии (стехиометрия, понятие эквивалентной массы в восстановительных реакциях). В ней требуется сначала вспомнить, какой объём водорода соответствует одному эквиваленту (“эквивалентный объём водорода”), а затем, зная, что 0,28 л водорода (при нормальных условиях – н. у.) расходуется на восстановление 1,017 г оксида металла, вычислить эквивалентную массу металла.

Рассмотрим решение по шагам.

──────────────────────────────
1. Определяем эквивалентный объём водорода

При нормальных условиях (н. у.) 1 моль любого идеального газа занимает 22,4 л. Поскольку молекула водорода (H₂) состоит из двух атомов, то в реакциях водород действует как двухвалентный реагент. То есть 1 моль H₂, имеющий массу 2,016 г, содержит 2 эквивалента (каждый эквивалент соответствует 1,008 г атомного водорода). Следовательно, один эквивалент водорода соответствует половине молярного объёма:

Эквивалентный объём водорода = 22,4 л / 2 = 11,2 л.

──────────────────────────────
2. Вычисляем число эквивалентов водорода, израсходованных при восстановлении оксида

Дано, что на восстановление оксида металла израсходовано 0,28 л H₂ (н. у.). Число эквивалентов водорода равно отношению использованного объёма к эквивалентному объёму:

n(H) = 0,28 л / 11,2 л = 0,025 эквивалентов.

──────────────────────────────
3. Определяем эквивалентный вес оксида и затем – металла

Принцип восстановления в неорганической химии гласит, что 1 эквивалент восстановителя (здесь – водорода) восстанавливает 1 эквивалент оксида. Тогда эквивалентный вес оксида рассчитывается как масса оксида, восстановленная данным числом эквивалентов водорода:

E(оксид) = (масса оксида) / (число эквивалентов H)
E(оксид) = 1,017 г / 0,025 = 40,68 г.

При восстановлении оксида металла удаляется кислород. Обычно в таких задачах считается, что кислород имеет эквивалентный вес 8 г (поскольку атомный вес O = 16, а его валентность – 2, откуда 16/2 = 8 г). Тогда эквивалентный вес металла определяется по разности:

E(металл) = E(оксид) – 8 г
E(металл) = 40,68 г – 8 г = 32,68 г.

──────────────────────────────
Ответы:

1. Эквивалентный объём водорода при н. у. равен 11,2 л.
2. Эквивалентная масса металла равна 32,68 г.

Таким образом, полное решение с пояснениями получено согласно правилам стехиометрии в неорганической химии.