Чтобы решить задачу, давайте разобьем её на шаги и разберёмся, что нам нужно сделать.
Шаг 1: Определим вещества
У нас есть элемент с зарядом ядра +13. Это означает, что этот элемент — алюминий (Al), так как у него атомный номер 13. Высшие оксиды алюминия — это Al₂O₃ (оксид алюминия).
Что нам дано:
- Образуется соль, масса которой равна 136,8 г.
- Мы должны определить массу оксида алюминия, вступившего в реакцию.
Шаг 2: Уравнение реакции
Когда алюминий реагирует с серной кислотой (черной кислотой), образуется сульфат алюминия.
Уравнение реакции можно записать следующим образом:
\[ \text{Al}_2\text{O}_3 + 6 \text{H}_2\text{SO}_4 \rightarrow 2 \text{Al}_2(\text{SO}_4)_3 + 3 \text{H}_2\text{O} \]
Шаг 3: Рассчитаем молекулярные массы
Молекулярная масса Al₂O₃:
- Al: 27 г/моль * 2 = 54 г/моль
- O: 16 г/моль * 3 = 48 г/моль
- Общая масса Al₂O₃ = 54 + 48 = 102 г/моль
Молекулярная масса сульфата алюминия (Al₂(SO₄)₃):
- Al: 27 г/моль * 2 = 54 г/моль
- S: 32 г/моль * 3 = 96 г/моль
- O: 16 г/моль * 12 = 192 г/моль
- Общая масса = 54 + 96 + 192 = 342 г/моль
Шаг 4: Найдём количества реагентов
Так как в данной реакции 1 моль Al₂O₃ дает 2 моль Al₂(SO₄)₃:
- По уравнению реакции:
- 1 моль Al₂O₃ (102 г) дает 342 г Al₂(SO₄)₃
Шаг 5: Рассчитаем, сколько алюминия нужно для создания 136,8 г соли
Теперь нам нужно найти, сколько моль сульфата алюминия соответствует 136,8 г:
\[ \text{Moles of } Al_2(SO_4)_3 = \frac{136.8\, \text{g}}{342\, \text{g/mol}} \approx 0.400\, \text{mol} \]
Шаг 6: Найдём, сколько нужно оксида алюминия
Согласно уравнению:
1 моль Al₂O₃ дает 2 моль Al₂(SO₄)₃.
Следовательно, для 0.400 моль Al₂(SO₄)₃ потребуется:
\[ \text{Needed moles of } Al_2O_3 = \frac{0.400\, \text{mol}}{2} = 0.200\, \text{mol} \]
Теперь находим массу Al₂O₃:
\[ \text{Mass of } Al_2O_3 = 0.200\, \text{mol} \times 102\, \text{g/mol} = 20.4\, \text{g} \]
Ответ
Масса оксида алюминия, вступившего в реакцию, составляет 20.4 г.