Для решения задачи начнем с уравнения реакции между серной кислотой (H₂SO₄) и алюминием (Al):
[ 2Al + 3H₂SO₄ \rightarrow Al₂(SO₄)₃ + 3H₂ \uparrow ]
Теперь определим моль серной кислоты, используя её молярную массу. Молярная масса H₂SO₄ составляет примерно 98 г/моль.
- Рассчитаем количество молей серной кислоты:
[
n(H₂SO₄) = \frac{m}{M} = \frac{49 \text{ г}}{98 \text{ г/моль}} = 0.5 \text{ моль}
]
- Согласно уравнению реакции, на 3 моля H₂SO₄ необходимо 2 моля Al, и получается 3 моля H₂. То есть, на 3 моль H₂SO₄ образуется 3 моль H₂.
Из 0.5 моль H₂SO₄ можно найти, сколько водорода образуется:
[
n(H₂) = n(H₂SO₄) \cdot \frac{3}{3} = 0.5 \text{ моль H₂}
]
- Теперь найдем объем образующегося водорода при нормальных условиях (н.у.), где 1 моль газа занимает 22.4 л.
[
V(H₂) = n(H₂) \cdot 22.4 \text{ л/моль} = 0.5 \text{ моль} \cdot 22.4 \text{ л/моль} = 11.2 \text{ л}
]
- Теперь найдем массу соли (сульфата алюминия, Al₂(SO₄)₃). Для этого определим количество молей соли, образуемой в реакции.
Согласно уравнению, 3 моль H₂SO₄ дают 1 моль Al₂(SO₄)₃:
[
n(Al₂(SO₄)₃) = n(H₂SO₄) \cdot \frac{1}{3} = 0.5 \text{ моль} \cdot \frac{1}{3} = \frac{0.5}{3} = \frac{1}{6} \text{ моль}
]
- Найдем массу сульфата алюминия. Молярная масса Al₂(SO₄)₃ составляет:
- Al: 27 г/моль (2 атома = 54 г)
- S: 32 г/моль (3 атома = 96 г)
- O: 16 г/моль (12 атомов = 192 г)
Общая молярная масса:
[
M(Al₂(SO₄)₃) = 54 + 96 + 192 = 342 \text{ г/моль}
]
- Теперь можем найти массу соли:
[
m(Al₂(SO₄)₃) = n(Al₂(SO₄)₃) \cdot M(Al₂(SO₄)₃) = \frac{1}{6} \text{ моль} \cdot 342 \text{ г/моль} \approx 57 \text{ г}
]
Итак, результаты:
- Объем водорода: ( 11.2 ) л
- Масса сульфата алюминия: ( 57 ) г
