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