6. На 200 г 10%-го раствора серной кислоты подействовали 40 г оксида алюминия. Найдите массу образовавшейся воды.
Для решения задачи необходимо определить, что происходит в реакции между серной кислотой и оксидом алюминия.
Определение массы серной кислоты в растворе: 10%-й раствор серной кислоты означает, что в 100 г раствора содержится 10 г серной кислоты (H₂SO₄). В 200 г раствора серной кислоты будет:
\[ \text{масса H₂SO₄} = 200 \, \text{г} \times \frac{10}{100} = 20 \, \text{г} \]
Запись уравнения реакции: Реакция между серной кислотой и оксидом алюминия описывается следующим уравнением:
\[ 3 \, \text{H₂SO₄} + \text{Al₂O₃} \rightarrow 3 \, \text{Al(SO₄)₃} + 3 \, \text{H₂O} \]
По уравнению видно, что на 3 моля серной кислоты образуется 3 моля воды.
Рассчитаем количество серной кислоты в молях: Молярная масса серной кислоты (H₂SO₄) составляет 98 г/моль. Таким образом, количество молей серной кислоты в 20 г будет:
\[ n(\text{H₂SO₄}) = \frac{20 \, \text{г}}{98 \, \text{г/моль}} \approx 0.204 \, \text{моль} \]
Количество оксида алюминия: Молярная масса оксида алюминия (Al₂O₃) составляет 102 г/моль. Масса 40 г дает:
\[ n(\text{Al₂O₃}) = \frac{40 \, \text{г}}{102 \, \text{г/моль}} \approx 0.392 \, \text{моль} \]
Определение лимитирующего реагента: По уравнению реакции для 3 моль H₂SO₄ нужно 1 моль Al₂O₃. Поэтому для 0.204 моль H₂SO₄ потребуется:
\[ n(\text{Al₂O₃})_{\text{нужно}} = \frac{0.204}{3} \approx 0.068 \, \text{моль} \]
Поскольку 0.392 моль оксида алюминия достаточно, лимитирующим реагентом является серная кислота.
Расчет образовавшейся воды: Согласно уравнению, на 3 моль серной кислоты образуется 3 моль воды. Следовательно, на 0.204 моль H₂SO₄ образуется 0.204 моль H₂O. Молярная масса воды (H₂O) составляет 18 г/моль. Таким образом, масса образовавшейся воды будет:
\[ m(\text{H₂O}) = 0.204 \, \text{моль} \times 18 \, \text{г/моль} \approx 3.672 \, \text{г} \]
Итак, масса образовавшейся воды составляет примерно 3.67 г.
