Чтобы решить задачу, мы сначала определим, сколько чистого алюминия содержится в выделенном 150 г, и затем рассчитаем, какой объем водорода выделится при реакции алюминия с серной кислотой.
Шаг 1: Определение чистого алюминия
Алюминий имеет 15% примесей. Это означает, что 15% от общего веса (150 г) — это примеси.
Посчитаем вес чистого алюминия:
Вычислим массу примесей:
[
\text{Масса примесей} = 150 , \text{г} \times 0.15 = 22.5 , \text{г}
]
Теперь найдем массу чистого алюминия:
[
\text{Масса чистого алюминия} = 150 , \text{г} - 22.5 , \text{г} = 127.5 , \text{г}
]
Шаг 2: Запись уравнения реакции
Алюминий реагирует с серной кислотой (H₂SO₄) по следующему уравнению:
[
2 , \text{Al} + 6 , \text{H}_2\text{SO}_4 \rightarrow 2 , \text{Al}_2(\text{SO}_4)_3 + 3 , \text{H}_2
]
По уравнению видно, что 2 моль алюминия (Al) реагируют с 6 моль серной кислоты (H₂SO₄) и выделяют 3 моль водорода (H₂).
Шаг 3: Найдем количество вещества алюминия
Сначала найдем молекулярную массу алюминия:
- Молярная масса Al = 27 г/моль.
Теперь посчитаем количество вещества (молей) чистого алюминия:
[
n(\text{Al}) = \frac{127.5 , \text{г}}{27 , \text{г/моль}} \approx 4.72 , \text{моль}
]
Шаг 4: Рассчитаем количество водорода
Согласно уравнению реакции, 2 моль Al выделяют 3 моль H₂. Найдем, сколько моль водорода выделится из 4.72 моль алюминия:
[
\frac{3 , \text{моль H}_2}{2 , \text{моль Al}} \times 4.72 , \text{моль Al} = 7.08 , \text{моль H}_2
]
Шаг 5: Рассчитаем объем водорода
При нормальных условиях (0°C, 1 атм) 1 моль газа занимает объем 22.4 литра. Тогда объем выделившегося водорода можно рассчитать следующим образом:
[
V(\text{H}_2) = 7.08 , \text{моль} \times 22.4 , \text{л/моль} \approx 158.5 , \text{л}
]
Ответ
При взаимодействии 150 г алюминия, содержащего 15% примесей, с серной кислотой выделится примерно 158.5 литров водорода.
