Для расчёта максимального объёма водорода, образовавшегося при реакции цинка с кислотой в аппарате Киппа, необходимо использовать соотношение реагентов и уравнение химической реакции:

Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2↑

Из уравнения видно, что на каждый моль цинка, реагирующего с 2 молями соляной кислоты, образуется 1 моль водорода. Молярная масса цинка равна 65,38 г/моль, поэтому масса 0,39 кг цинка соответствует количеству вещества:

n(Zn) = m(Zn) / M(Zn) = 0,39 кг / 65,38 г/моль = 0,005968 моль

Так как на один моль цинка образуется один моль водорода, количество водорода, образовавшегося в результате реакции, равно 0,005968 моль.

Объём водорода можно рассчитать, используя уравнение состояния идеального газа:

V = nRT/P

где V - объём газа, n - количество вещества газа, R - универсальная газовая постоянная, T - температура газа в Кельвинах, P - давление газа.

При нормальных условиях (н.у.), температура равна 273,15 К, давление равно 1 атмосфере (101,3 кПа), а универсальная газовая постоянная равна 0,0821 л⋅атм/(моль⋅К):

V(H2) = n(H2)RT/P = 0,005968 моль × 0,0821 л⋅атм/(моль⋅К) × 273,15 К / 101,3 кПа ≈ 0,142 л ≈ 142 мл

Таким образом, максимальный объём водорода, образовавшегося в аппарате Киппа при загрузке цинка массой 0,39 кг, равен приблизительно 142 мл (н.у.).