Алюминий массой 54 г сгорает в кислороде объемом 40,32 дм3. Найдите: а) массу полученного оксида; б) массу непрореагировавшего реагента. ответы должны быть 102 и 9,6
Давайте решим эту задачу шаг за шагом.
При сгорании алюминия в кислороде образуется оксид алюминия (Al₂O₃). Сначала нам нужно найти, сколько молей алюминия и кислорода участвует в реакции.
Определим количество молей алюминия: Молярная масса алюминия (Al) составляет 27 г/моль. Значит, для 54 г алюминия:
\[ n_{\text{Al}} = \frac{54 \, \text{г}}{27 \, \text{г/моль}} = 2 \, \text{моля} \]
Определим объем кислорода в моль: Условия стандартные (н.у.): 1 моль газа занимает 22,4 дм³. Используя объем кислорода:
\[ n_{\text{O₂}} = \frac{40,32 \, \text{дм³}}{22,4 \, \text{дм³/моль}} \approx 1,8 \, \text{моля} \]
Составим уравнение реакции: Реакция между алюминием и кислородом выглядит так:
\[ 4 \, \text{Al} + 3 \, \text{O₂} \rightarrow 2 \, \text{Al₂O₃} \]
Из уравнения видно, что на 4 моля алюминия требуется 3 моля кислорода.
Определим, кто является лимитирующим реагентом: Для 2 молей алюминия требуется:
\[ n_{\text{O₂, необходимый}} = \frac{3}{4} \cdot 2 \, \text{моля} = 1,5 \, \text{моля O₂} \]
У нас есть 1,8 моля кислорода, что больше, чем 1,5 моля. Следовательно, алюминий является лимитирующим реагентом.
Теперь найдем массу полученного оксида (Al₂O₃): На основе 2 молей алюминия образуется 1 моль оксида алюминия. Молярная масса Al₂O₃ составляет:
\[ 2 \cdot 27 + 3 \cdot 16 = 54 + 48 = 102 \, \text{г} \]
Значит, массу полученного оксида можно рассчитать как:
\[ m_{\text{Al₂O₃}} = 1 \, \text{моль} \cdot 102 \, \text{г/моль} = 102 \, \text{г} \]
Теперь найдем массу непрореагировавшего кислорода: Мы рассчитали, что для 2 моль алюминия нужно 1,5 моль кислорода, а у нас есть 1,8 моль. Следовательно, непрореагировавший кислород:
\[ n_{\text{O₂, оставшийся}} = 1,8 - 1,5 = 0,3 \, \text{моля} \]
Переведем это количество в граммы (молярная масса O₂ составляет 32 г/моль):
\[ m_{\text{O₂, оставшийся}} = 0,3 \, \text{моля} \cdot 32 \, \text{г/моль} = 9,6 \, \text{г} \]
Таким образом, ответы на ваши вопросы:
а) Масса полученного оксида составляет 102 г.
б) Масса непрореагировавшего реагента составляет 9,6 г.
