Решить задачу. Определить массу металла, если в реакцию восстановления 20 граммов оксида алюминия вступает 15 литров водорода
Для решения этой задачи воспользуемся реакцией восстановления оксида алюминия (Al2O3) водородом (H2). Процесс восстановления можно описать следующим уравнением реакции:
\[ \text{Al}_2\text{O}_3 + 3\text{H}_2 \rightarrow 2\text{Al} + 3\text{H}_2\text{O} \]
- Определим количество вещества оксида алюминия (Al2O3):
Молярная масса Al2O3:
- Молярная масса Al = 27 г/моль,
- Молярная масса O = 16 г/моль.
\[ \text{Молярная масса Al}_2\text{O}_3 = 2 \times 27 + 3 \times 16 = 54 + 48 = 102 \, \text{г/моль} \]
Теперь находим количество вещества Al2O3 в 20 граммах:
\[ n(\text{Al}_2\text{O}_3) = \frac{m}{M} = \frac{20 \, \text{г}}{102 \, \text{г/моль}} \approx 0.1961 \, \text{моль} \]
- Определим количество водорода, необходимого для реакции:
Согласно уравнению реакции, 1 моль Al2O3 реагирует с 3 молями H2. Значит, для 0.1961 моль Al2O3 потребуется:
\[ n(H_2) = 0.1961 \, \text{моль} \times 3 \approx 0.5883 \, \text{моль} \]
- Определяем объем водорода (H2):
При нормальных условиях 1 моль газа занимает 22.4 литра, следовательно, объем, занимаемый 0.5883 моль H2:
\[ V(H_2) = n \cdot V_m = 0.5883 \, \text{моль} \times 22.4 \, \text{л/моль} \approx 13.16 \, \text{л} \]
Так как в условиях задачи имеется 15 литров водорода, этого объема достаточно для реакции.
- Определим массу алюминия (Al), который образуется в результате реакции:
Согласно уравнению реакции, из 1 моля Al2O3 образуется 2 моль Al. Следовательно, из 0.1961 моль Al2O3 получится:
\[ n(Al) = 0.1961 \, \text{моль} \times 2 \approx 0.3922 \, \text{моль} \]
Теперь находим массу алюминия:
\[ \text{Масса Al} = n \cdot M = 0.3922 \, \text{моль} \times 27 \, \text{г/моль} \approx 10.59 \, \text{г} \]
Таким образом, масса металла (алюминия), которая образуется в результате данной реакции восстановления, составляет примерно 10.59 грамм.
