Газ, выделившийся при взаимодействии 10,8 г алюминия с 160 г 5%-ного раствора гидроксида натрия, пропущен при нагревании над порошком оксида меди (II) массой 40 г. Определите…

Для решения данной задачи давайте разберем шаги по нахождению массы образовавшегося метала, исходя из данных о реакции алюминия с раствором гидроксида натрия и далее - с оксидом меди (II).

Шаг 1: Реакция алюминия с гидроксидом натрия

Алюминий (Al) реагирует с гидроксидом натрия (NaOH) с образованием алюмината натрия и водорода (H₂): \[ 2Al + 2NaOH + 6H₂O \rightarrow 2Na[Al(OH)₄] + 3H₂ \]

Для начала найдем количество вещества (моль) алюминия.

Молярная масса алюминия (Al):

• Al ≈ 27 г/моль.

Количество алюминия (n): \[ n(Al) = \frac{m}{M} = \frac{10,8 \, \text{г}}{27 \, \text{г/моль}} \approx 0,4 \, \text{моль} \]

Так как по уравнению реакции на 2 моли Al выделяется 3 моля H₂, составим соотношение для водорода: \[ n(H₂) = \frac{3}{2} \times n(Al) = \frac{3}{2} \times 0,4 = 0,6 \, \text{моль} \]

Шаг 2: Количество водорода и условия реакции с оксидом меди

Теперь определим, сколько оксида меди (CuO) потребуется для реакции с водородом. Реакция будет следующей: \[ CuO + H₂ \rightarrow Cu + H₂O \]

Молярная масса оксида меди (CuO):

• Cu ≈ 63,5 г/моль
• O ≈ 16 г/моль
• CuO ≈ 79,5 г/моль

Теперь, чтобы найти, сколько CuO нам нужно для реакции с выделившимся водородом, найдем количество вещества водорода: \[ n(H₂) = 0,6 \, \text{моль} \]

На одну моль CuO требуется одна моль H₂, следовательно, для 0,6 моль H₂ нам нужно 0,6 моль CuO.

Масса оксида меди: \[ m(CuO) = n \cdot M = 0,6 \, \text{моль} \times 79,5 \, \text{г/моль} \approx 47,7 \, \text{г} \]

Шаг 3: Проверка доступного количества CuO

Поскольку у нас имеется 40 г CuO, то этого недостаточно, чтобы полностью реагировать с 0,6 моль H₂, потому что мы не можем использовать больше 40 г CuO.

Количество вещества в 40 г CuO будет следующее: \[ n(CuO) = \frac{40 \, \text{г}}{79,5 \, \text{г/моль}} \approx 0,503 \, \text{моль} \]

Шаг 4: Определение массы образованного меди

Теперь определяем массу меди, которая образуется. Из уравнения реакции:

• С каждой моль CuO образуется 1 моль Cu.

Следовательно, масса меди будет равна молярной массе меди, умноженной на количество Cu, которое мы получим: \[ m(Cu) = n(Cu) \cdot M = 0,503 \, \text{моль} \times 63,5 \, \text{г/моль} \approx 31,98 \, \text{г} \]

Заключение

Таким образом, масса образовавшегося металла (меди) составляет приблизительно 31,98 г.