Дано: m(Al) = 5.4г; mр-ра(HCI) = 140г; массовая доля(HCI) = 0.1. Найти: V(H2).

Чтобы решить эту задачу, давайте сначала разберемся с тем, что нам дано, и какие у нас есть данные.

Данные:

• Масса алюминия (m(Al)) = 5.4 г
• Масса раствора HCl (m(р-ра HCl)) = 140 г
• Массовая доля HCl (w(HCl)) = 0.1 (или 10%)

Цель: Найти объем водорода (V(H2)).

Шаг 1: Найти массу HCl в растворе

Поскольку массовая доля (w) определяется как отношение массы растворенного вещества (m(HCl)) к массе раствора (m(р-ра HCl)), мы можем записать:

\[ w(HCl) = \frac{m(HCl)}{m(р-ра HCl)} \]

Перепишем формулу для нахождения массы HCl:

\[ m(HCl) = w(HCl) \times m(р-ра HCl) \]

Подставляем известные значения:

\[ m(HCl) = 0.1 \times 140 \, \text{г} = 14 \, \text{г} \]

Шаг 2: Определить количество вещества HCl

Теперь, зная массу HCl, можем найти количество вещества (n(HCl)). Для этого используем формулу:

\[ n(HCl) = \frac{m(HCl)}{M(HCl)} \]

Где:

• \( M(HCl) \) — молярная масса HCl. Она составляет приблизительно 36.5 г/моль.

Подставляем значения:

\[ n(HCl) = \frac{14 \, \text{г}}{36.5 \, \text{г/моль}} \approx 0.3846 \, \text{моль} \]

Шаг 3: Записать уравнение реакции

Алюминий (Al) реагирует с соляной кислотой (HCl) по следующему уравнению:

\[ 2Al + 6HCl \rightarrow 2AlCl_3 + 3H_2 \]

Из уравнения видно, что:

• 2 моль Al реагируют с 6 моль HCl и образуют 3 моль H2.

Шаг 4: Найти количество вещества Al

Теперь найдем количество вещества алюминия (n(Al)):

Поскольку молярная масса алюминия (M(Al)) = 27 г/моль, то:

\[ n(Al) = \frac{m(Al)}{M(Al)} = \frac{5.4 \, \text{г}}{27 \, \text{г/моль}} \approx 0.2 \, \text{моль} \]

Шаг 5: Найти, какое количество H2 можно получить

По уравнению реакции на 2 моль Al нужно 6 моль HCl, значит, на 1 моль Al нужно 3 моля HCl:

\[ \text{Для 0.2 моль Al нужно } 0.2 \times 3 = 0.6 \, \text{моль HCl} \]

Поскольку у нас есть 0.3846 моль HCl, это количество меньше необходимого для реакции с 0.2 моль Al. Следовательно, HCl является лимитирующим реагентом.

Шаг 6: Найти, сколько H2 образуется из HCl

Из 6 моль HCl получится 3 моль H2. Таким образом, из 0.3846 моль HCl получим:

\[ n(H_2) = \frac{3}{6} \times n(HCl) = 0.5 \times n(HCl) = 0.5 \times 0.3846 \approx 0.1923 \, \text{моль} \]

Шаг 7: Найти объем газа H2

Используя закон Авогадро, объем одного моля газа при нормальных условиях (0 °C и 1 атм) равен 22.4 литра.

Теперь найдем объем H2:

\[ V(H_2) = n(H_2) \times 22.4 \, \text{л/моль} \]

Подставляем значения:

\[ V(H_2) \approx 0.1923 \, \text{моль} \times 22.4 \, \text{л/моль} \approx 4.31 \, \text{л} \]

Ответ

Таким образом, объем образующегося водорода (H2) составляет примерно 4.31 литра.