Чтобы решить задачу, сначала нужно определить, сколько технического карбида алюминия (Al₄C₃) содержится в образце по данным о выделившемся газе. При взаимодействии карбида алюминия с водой выделяется ацетилен (C₂H₂) в следующей реакции:
[
\text{Al}_4\text{C}_3 + 6 \text{H}_2\text{O} \rightarrow 2 \text{C}_2\text{H}_2 + 4 \text{Al(OH)}_3
]
Из уравнения реакции видно, что на 1 моль карбида алюминия выделяется 2 моля ацетилена.
Шаг 1: Рассчитаем количество вещества ацетилена, который выделился.
Объем газа (ацетилена) в нормальных условиях (н.у.) при температуре 0°C и давлении 1 атм составляет 22,4 л на 1 моль. Используем эту информацию, чтобы найти количество вещества ацетилена:
[
n = \frac{V}{V_m} = \frac{8,736 , \text{л}}{22,4 , \text{л/моль}} \approx 0,389 , \text{моль}
]
Шаг 2: Рассчитаем количество вещества карбида алюминия.
Поскольку 1 моль карбида алюминия выделяет 2 моль ацетилена, можем найти количество моль Al₄C₃:
[
n_{\text{Al}_4\text{C}3} = \frac{n{\text{C}_2\text{H}_2}}{2} = \frac{0,389 , \text{моль}}{2} \approx 0,195 , \text{моль}
]
Шаг 3: Рассчитаем массу карбида алюминия.
Теперь найдем молярную массу карбида алюминия (Al₄C₃):
- Молярная масса Al = 27 г/моль, C = 12 г/моль
- Молярная масса Al₄C₃ = (4 \times 27 + 3 \times 12 = 108 + 36 = 144 , \text{г/моль})
Теперь рассчитаем массу карбида алюминия:
[
m_{\text{Al}_4\text{C}3} = n{\text{Al}_4\text{C}3} \times M{\text{Al}_4\text{C}_3} = 0,195 , \text{моль} \times 144 , \text{г/моль} \approx 28,08 , \text{г}
]
Шаг 4: Найдем общую массу образца соли.
Общая масса образца соли включает массу карбида алюминия и массу примесей:
[
m_{\text{общ}} = m_{\text{Al}_4\text{C}3} + m{\text{примеси}} = 28,08 , \text{г} + 143,52 , \text{г} = 171,60 , \text{г}
]
Шаг 5: Рассчитаем массовую долю чистого вещества.
Теперь можем найти массовую долю карбида алюминия в образце, выразив ее в процентах:
[
\text{Массовая доля} = \left( \frac{m_{\text{Al}_4\text{C}3}}{m{\text{общ}}} \right) \times 100% = \left( \frac{28,08 , \text{г}}{171,60 , \text{г}} \right) \times 100% \approx 16,4%
]
Ответ:
Массовая доля чистого вещества в образце соли составляет примерно 16,4%.
