5-44. При действии 20% соляной кислоты на смесь алюми- ния с оксидом алюминия массой 78 г выделилось 33,6 л газа (н.у.). Найдите массу использованной кислоты. Вначале составь…

Для решения данной задачи нам необходимо сначала составить уравнение реакции, затем определить массу использованной кислоты на основе полученных данных. Начнем с уравнения реакции.

Шаг 1: Составление уравнения реакции

Соляная кислота (HCl) реагирует с алюминием (Al) и оксидом алюминия (Al2O3) следующим образом:

1. Реакция между алюминием и соляной кислотой: \[ 2Al + 6HCl \rightarrow 2AlCl3 + 3H2 \]

2. Реакция между оксидом алюминия и соляной кислотой: \[ Al2O3 + 6HCl \rightarrow 2AlCl3 + 3H2O \]

Сначала будем рассматривать первую реакцию, поскольку она приводит к образованию водорода, объём которого нам дан (33,6 л).

Шаг 2: Использование данных для расчёта

Нам известно, что 33,6 л газа выделилось. На нормальных условиях (н.у.) 1 моль газа занимает 22,4 л. Чтобы вычислить количество молей водорода (H2), выделившегося в результате реакции, воспользуемся следующим соотношением:

\[ n = \frac{V}{V_m} \]

где \( V \) — объём газа (33,6 л), \( V_m \) — объём 1 моля газа (22,4 л/моль).

\[ n(H2) = \frac{33,6 \, \text{л}}{22,4 \, \text{л/моль}} = 1,5 \, \text{моля} \]

Шаг 3: Определение количества реакционных веществ

Согласно уравнению реакции, 2 моля Al реагируют с 6 молями HCl, что соответствует выделению 3 молей H2. Таким образом, соотношение молей выглядит следующим образом:

\[ 2 \, \text{mol} \, Al : 6 \, \text{mol} \, HCl : 3 \, \text{mol} \, H2 \]

Из этого соотношения рационально определить, сколько молей HCl нужно для получения 1,5 моль H2. При пропорциональном исчислении:

\[ \frac{6 \, \text{mol} \, HCl}{3 \, \text{mol} \, H2} = \frac{x \, \text{mol} \, HCl}{1,5 \, \text{mol} \, H2} \]

Решим это уравнение:

\[ x = \frac{6 \cdot 1,5}{3} = 3 \, \text{mol} \, HCl \]

Шаг 4: Вычисление массы использованной кислоты

Теперь, зная количество молей HCl, можем рассчитать массу использованной соляной кислоты. Молярная масса HCl составляет примерно 36,5 г/моль. Таким образом, масса кислоты:

\[ m_{HCl} = n \cdot M = 3 \, \text{mol} \cdot 36,5 \, \text{г/моль} = 109,5 \, \text{г} \]

Ответ

Масса использованной соляной кислоты составляет 109,5 граммов.