Чтобы решить задачу, давайте начнем с уравнения реакции между алюминием (Al) и соляной кислотой (HCl), которая приводит к образованию водорода (H₂) и хлорида алюминия (AlCl₃).
Шаг 1: Записываем уравнение реакции
Реакция между алюминием и соляной кислотой выглядит следующим образом:
[
2Al + 6HCl \rightarrow 2AlCl_3 + 3H_2
]
Из уравнения видно, что два моля алюминия реагируют с шестью молями соляной кислоты и образуют три моля водорода.
Шаг 2: Находим количество водорода в моли
Объем водорода, который мы хотим получить, составляет 10 литров. При стандартных условиях (нормальных условиях) 1 моль газа занимает объем 22,4 литра. Используем эту информацию, чтобы рассчитывать количество молей водорода:
[
n(H_2) = \frac{V}{V_m} = \frac{10 , \text{л}}{22,4 , \text{л/моль}} \approx 0,446 , \text{моль}
]
Шаг 3: Определяем молекулярные соотношения
Согласно уравнению реакции, для получения 3 молей водорода требуется 2 моль алюминия. Значит, можно установить, сколько молей алюминия нам нужно для получения 0.446 моля водорода:
[
\text{Отношение алюминия к водороду:} \quad \frac{2 , \text{моль Al}}{3 , \text{моль H_2}}
]
Используем это соотношение:
[
n(Al) = n(H_2) \times \frac{2}{3} = 0.446 , \text{моль} \times \frac{2}{3} \approx 0.297 , \text{моль}
]
Шаг 4: Находим массу алюминия
Теперь, когда мы знаем, что нам нужно около 0.297 моль алюминия, мы можем найти массу алюминия, используя его молярную массу. Молярная масса алюминия составляет примерно 27 г/моль:
[
m(Al) = n(Al) \times M(Al) = 0.297 , \text{моль} \times 27 , \text{г/моль} \approx 8.019 , \text{г}
]
Ответ
Для получения 10 литров водорода при реакции алюминия с соляной кислотой вам потребуется примерно 8.02 грамма алюминия.
