Для решения этой задачи необходимо провести несколько шагов. Давайте разберем их подробно.
Шаг 1: Определим, какой газ выделился
Технический карбид алюминия (Al₄C₃) реагирует с водой, образуя алюминий и ацетилен (C₂H₂). Реакция протекает по следующему уравнению:
[
Al_4C_3 + 6H_2O \rightarrow 2Al(OH)_3 + 3C_2H_2
]
Из уравнения видно, что из 1 моля карбида алюминия выделяется 3 моля ацетилена.
Шаг 2: Рассчитаем количество вещества газа
Объем ацетилена (C₂H₂), выделившегося в результате реакции, равен 8,736 л. Чтобы найти количество вещества (в молях), можно воспользоваться уравнением состояния идеального газа при нормальных условиях (н.у.), где 1 моль газа занимает 22,4 л:
[
n = \frac{V}{V_m} = \frac{8,736 , л}{22,4 , л/моль} \approx 0,389 , моль
]
Шаг 3: Найдем количество вещества карбида
Из уравнения реакции видно, что 1 моль Al₄C₃ дает 3 моля C₂H₂. Следовательно, количество вещества карбида, участвовавшего в реакции, можно найти по формуле:
[
n_{Al_4C_3} = \frac{n_{C_2H_2}}{3} = \frac{0,389 , моль}{3} \approx 0,130 , моль
]
Шаг 4: Рассчитаем массу карбида алюминия
Молярная масса Al₄C₃:
- Al (алюминий) = 26,98 г/моль (молярная масса)
- C (углерод) = 12,01 г/моль
Таким образом, молярная масса Al₄C₃:
[
M_{Al_4C_3} = 4 \times 26,98 , \text{г/моль} + 3 \times 12,01 , \text{г/моль} = 107,92 , \text{г/моль} + 36,03 , \text{г/моль} = 143,95 , \text{г/моль}
]
Теперь можем найти массу Al₄C₃:
[
m = n_{Al_4C_3} \times M_{Al_4C_3} = 0,130 , моль \times 143,95 , \text{г/моль} \approx 18,77 , г
]
Шаг 5: Рассчитаем массовую долю чистого вещества
Теперь мы можем наконец рассчитать массовую долю чистого вещества в образце. Дано 143,52 г примесей, и общая масса образца (с чистым веществом и примесями):
[
m_{total} = m + m_{примесей} = 18,77 , г + 143,52 , г = 162,29 , г
]
Теперь вычисляем массовую долю чистого вещества в процентах:
[
\text{Массовая доля} = \frac{m}{m_{total}} \times 100% = \frac{18,77 , г}{162,29 , г} \times 100% \approx 11,5%
]
Ответ
Массовая доля чистого вещества в образце соли составляет 11,5%.
