Để điều chế H2 trong phòng thí nghiệm , Nga sử dụng các kim loại Zn, Fe, Al phản ứng với các dung dịch axit H2SO4 loãng. Theo em để thu được lượng khí H2 lớn nhất khi sử dụng cùng 1 khối lượng kim loại thì Nga nên chọn kim loại nào trong số các kim loại đã cho. Giải thích sự lựa chọn đó ?
Giả sử có 100g mỗi kim loại.
$n_{Zn}=\frac{100}{65}=1,53 mol$
$Zn+H_2SO_4\to ZnSO_4+H_2$
$\Rightarrow n_{H_2}=1,53 mol$
$n_{Fe}=\frac{100}{56}= 1,79 mol$
$Fe+H_2SO_4\to FeSO_4+H_2$
$\Rightarrow n_{H_2}=1,79 mol$
$n_{Al}=\frac{100}{27}=3,7 mol$
$2Al+3H_2SO_4\to Al_2(SO_4)_3+3H_2$
$\Rightarrow n_{H_2}=5,55 mol$
Vậy với khối lượng kim loại như nhau, Nga nên dùng Al để có lượng hidro lớn nhất.
Giả sử có 50g kim loại.
$PTPƯ:$
$Zn+H_2SO_4\xrightarrow{} ZnSO_4+H_2↑$ $(1)$
$Fe+H_2SO_4\xrightarrow{} FeSO_4+H_2↑$ $(2)$
$2Al+3H_2SO_4\xrightarrow{} Al_2(SO_4)_3+3H_2↑$ $(3)$
$n_{Zn}=\dfrac{50}{65}=0,77mol.$
$Theo$ $pt1:$ $n_{H_2}=n_{Zn}=\dfrac{10}{13}mol.$
$n_{Fe}=\dfrac{50}{56}=0,89mol.$
$Theo$ $pt2:$ $n_{H_2}=n_{Fe}=0,89mol.$
$n_{Al}=\dfrac{50}{27}=1,85mol.$
$Theo$ $pt3:$ $n_{H_2}=\dfrac{3}{2}n_{Al}=2,775mol.$
⇒ Để thu được lượng khí $H_2$ lớn nhất khi sử dụng cùng 1 khối lượng kim loại thì Nga nên chọn $Al$
chúc bạn học tốt!