Вычислите объем водорода,выделившегося при взаимодействии 13,5 г алюминия, с раствором, содержащим 73 г соляной кислоты.
Для решения этой задачи нам нужно использовать уравнение реакции между алюминием и соляной кислотой. Реакция проходит следующим образом:
\[ 2Al + 6HCl \rightarrow 2AlCl_3 + 3H_2 \]
Сначала определим, сколько моль алюминия (Al) и соляной кислоты (HCl) у нас есть.
- Рассчитаем количество моль алюминия:
Молярная масса алюминия (Al) составляет примерно 27 г/моль. Тогда для 13,5 г алюминия:
\[ n_{Al} = \frac{m_{Al}}{M_{Al}} = \frac{13,5 \, \text{г}}{27 \, \text{г/моль}} = 0,5 \, \text{моль} \]
- Рассчитаем количество моль соляной кислоты:
Молярная масса соляной кислоты (HCl) составляет примерно 36,5 г/моль. Тогда для 73 г HCl:
\[ n_{HCl} = \frac{m_{HCl}}{M_{HCl}} = \frac{73 \, \text{г}}{36,5 \, \text{г/моль}} \approx 2 \, \text{моль} \]
- Определим, какой реагент является лимитирующим:
Согласно уравнению реакции, на 2 моль Al требуется 6 моль HCl. Значит, на 0,5 моль Al потребуется:
\[ n_{HCl} \text{ (необходимое)} = 0,5 \, \text{моль} \times \frac{6 \, \text{моль HCl}}{2 \, \text{моль Al}} = 1,5 \, \text{моль HCl} \]
Так как у нас есть 2 моль HCl, который является в избытке, а алюминий является лимитирующим реактивом.
- Вычислим количество выделившегося водорода (H2):
Согласно уравнению реакции, 2 моль Al дают 3 моль H2. Соответственно, 0,5 моль Al выделяет:
\[ n_{H_2} = 0,5 \, \text{моль Al} \times \frac{3 \, \text{моль H_2}}{2 \, \text{моль Al}} = 0,75 \, \text{моль H_2} \]
- Теперь найдем объем выделившегося водорода при нормальных условиях (0°C и 1 атм):
При нормальных условиях 1 моль газа занимает примерно 22,4 л. Соответственно, объем водорода составит:
\[ V_{H_2} = 0,75 \, \text{моль} \times 22,4 \, \text{л/моль} \approx 16,8 \, \text{л} \]
Таким образом, объем водорода, выделившегося при взаимодействии 13,5 г алюминия с раствором, содержащим 73 г соляной кислоты, составляет примерно 16,8 литров.
