Объем газа, выделившегося при внесении в воду технического карбида алюминия, составил 8,736 л (н.у.). Какова массовая доля (%) чистого вещества в этом образце соли, если образец…
Объем газа, выделившегося при внесении в воду технического карбида алюминия, составил 8,736 л (н.у.). Какова массовая доля (%) чистого вещества в этом образце соли, если образец содержит 143,52 г примесей? (Запишите число с точностью до десятых.)
Для решения задачи, давайте поэтапно разберем, как определить массовую долю чистого вещества в образце соли.
Шаг 1: Определение условий
Мы знаем, что:
- Объем газа, выделившегося при реакции = 8,736 л.
- Масса примесей в образце = 143,52 г.
Шаг 2: Определение молей газа
При реакции карбида алюминия с водой выделяется ацетилен (C2H2) по следующему уравнению:
\[ \text{Ca}_3\text{Al}_2\text{C}_6 + 6\text{H}_2\text{O} \rightarrow 2\text{Al(OH)}_3 + 3\text{C}_2\text{H}_2 \]
Из уравнения видно, что 1 моль карбида алюминия при реакции выделяет 3 моля газа (ацетилена).
По закону Бойля-Мариотта, при нормальных условиях 1 моль газа занимает 22,4 литра. Определим количество молей ацетилена, выделившегося при данной реакции:
\[ n = \frac{V}{Vm} = \frac{8,736 \, \text{л}}{22,4 \, \text{л/моль}} \approx 0,39 \, \text{моля} \]
Шаг 3: Определение количества образовавшегося карбида алюминия
Поскольку 1 моль карбида алюминия дает 3 моля газа, то количество молей карбида, необходимое для выделения 0,39 моля газа:
\[ n_{\text{карбида}} = \frac{n}{3} = \frac{0,39}{3} \approx 0,13 \, \text{моля} \]
Шаг 4: Масса чистого вещества
Теперь, зная количество молей карбида алюминия, мы можем определить его массу. Молярная масса карбида алюминия (Al4C3) составит:
\[ \text{M (Al4C3)} = 4 \times 27 + 3 \times 12 = 108 + 36 = 144 \, \text{г/моль} \]
Теперь найдем массу карбида, который образует 0,13 моль:
\[ m = n \times M = 0,13 \, \text{моля} \times 144 \, \text{г/моль} \approx 18,72 \, \text{г} \]
Шаг 5: Определение общей массы образца
Теперь у нас есть следующие значения:
- Масса чистого вещества (карбида) = 18,72 г
- Масса примесей = 143,52 г
Теперь найдем общую массу образца:
\[ m_{\text{общ}} = m_{\text{чист}} + m_{\text{примеси}} = 18,72 \, \text{г} + 143,52 \, \text{г} \approx 162,24 \, \text{г} \]
Шаг 6: Массовая доля чистого вещества
Массовая доля (w) чистого вещества в образце расчет, по формуле:
\[ w = \frac{m_{\text{чист}}}{m_{\text{общ}}} \times 100\% \]
Подставляем значения:
\[ w = \frac{18,72 \, \text{г}}{162,24 \, \text{г}} \times 100\% \approx 11,5\% \]
Ответ
Массовая доля чистого вещества в образце составляет примерно 11,5%.
