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):
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.
