Вычислите объём водорода (н. у.), который может быть получен при растворении в едком натре 270 мг сплава алюминия, содержащего 5% меди. Выход водорода при- мите равным 85% от теоретически возможного.
Для решения этой задачи нам нужно использовать химическую реакцию, которая происходит при взаимодействии алюминия с едким натром (NaOH), в результате которой выделяется водород.
Определим массу алюминия в сплаве. У нас есть 270 мг сплава, который содержит 5% меди.
- Масса меди: \( 270 \, \text{мг} \times 0.05 = 13.5 \, \text{мг} \)
- Масса алюминия: \( 270 \, \text{мг} - 13.5 \, \text{мг} = 256.5 \, \text{мг} \)
Определим количество вещества (моль) алюминия. Молярная масса алюминия (Al) примерно равна 27 г/моль.
- Переведем массу алюминия из миллиграммов в граммы: \[ 256.5 \, \text{мг} = 0.2565 \, \text{г} \]
- Теперь найдем количество вещества (н) алюминия: \[ n(\text{Al}) = \frac{0.2565 \, \text{г}}{27 \, \text{г/моль}} \approx 0.00951 \, \text{моль} \]
Определим теоретически возможное количество водорода. В соответствии с уравнением реакции: \[ 2 \, \text{Al} + 2 \, \text{NaOH} + 2 \, \text{H}_2\text{O} \rightarrow 2 \, \text{NaAl(OH)}_4 + \text{H}_2 \] Из одного моля алюминия получается 1 моль водорода. Поэтому, количество выделяющегося водорода равно количеству алюминия: \[ n(\text{H}_2) = n(\text{Al}) = 0.00951 \, \text{моль} \]
Переведем количество водорода в объем при нормальных условиях. Один моль газа при нормальных условиях занимает 22.4 литра: \[ V(\text{H}_2) = n(\text{H}_2) \times 22.4 \, \text{л/моль} = 0.00951 \, \text{моль} \times 22.4 \, \text{л/моль} \approx 0.2134 \, \text{л} \]
Учитываем выход водорода, равный 85% от теоретически возможного: \[ V_{\text{реальный}}(\text{H}_2) = V(\text{H}_2) \times 0.85 \approx 0.2134 \, \text{л} \times 0.85 \approx 0.1814 \, \text{л} \]
Итак, объем водорода, который может быть получен при растворении в едком натре 270 мг сплава алюминия, содержащего 5% меди, составляет приблизительно 0.1814 литра.
