Чтобы рассчитать объем водорода, выделяющегося при реакции алюминия с серной кислотой, сначала нужно определить массу чистого алюминия, который реагирует. Если в 8.1 г алюминия содержится 85% примесей, то чистый алюминий составит:
[ \text{Масса чистого алюминия} = 8.1 , \text{г} \times (1 - 0.85) = 8.1 , \text{г} \times 0.15 = 1.215 , \text{г} ]
Теперь мы можем написать реакцию между алюминием и серной кислотой:
[ 2 , \text{Al} + 6 , \text{H}_2\text{SO}_4 \rightarrow 2 , \text{Al}_2\text{(SO}_4\text{)}_3 + 3 , \text{H}_2 \uparrow ]
Согласно уравнению реакции, 2 моля алюминия выделяют 3 моля водорода. Рассчитаем количество моль чистого алюминия:
- Молярная масса алюминия (Al) составляет примерно 27 г/моль.
- Количество моль алюминия:
[ n_{\text{Al}} = \frac{1.215 , \text{г}}{27 , \text{г/моль}} \approx 0.045 , \text{моль} ]
Теперь рассчитываем, сколько водорода будет выделяться:
Согласно уравнению, 2 моля алюминия выделяют 3 моля водорода. Значит, на 1 моль алюминия выделяется 1.5 моля водорода:
[ n_{\text{H}_2} = 0.045 , \text{моль Al} \times \frac{3 , \text{моль H}_2}{2 , \text{моль Al}} = 0.0675 , \text{моль H}_2 ]
Теперь, используя закон идеальных газов, можем рассчитать объем водорода при стандартных условиях (нормальные условия: 0°C и 1 атм), где 1 моль газа занимает объем примерно 22.4 л:
[ V_{\text{H}2} = n{\text{H}_2} \times 22.4 , \text{л/моль} = 0.0675 , \text{моль} \times 22.4 , \text{л/моль} \approx 1.51 , \text{л} ]
Итак, при реакции 8.1 г алюминия с серной кислотой выделится примерно 1.51 литра водорода.
