Для решения задачи, начнем с того, что нужно определить, сколько соляной кислоты действительно участвует в реакции, а затем рассчитать массу прореагировавшего алюминия и объём выделившегося водорода.
Шаг 1: Найдем массу HCl в растворе.
Дано:
- Масса раствора HCl: 203 г
- Массовая доля HCl: 18%
Чтобы найти массу HCl в растворе, используем формулу для массовой доли:
[
\text{масса HCl} = \frac{\text{массовая доля HCl}}{100} \times \text{масса раствора}
]
[
\text{масса HCl} = \frac{18}{100} \times 203 = 36.54 \text{ г}
]
Шаг 2: Найдем количество моль HCl.
Атомная масса H (водород) ~ 1 г/моль, атомная масса Cl (хлор) ~ 35.5 г/моль.
Молярная масса HCl:
[
\text{М(HCl)} = 1 + 35.5 = 36.5 \text{ г/моль}
]
Теперь найдем количество моль HCl:
[
n(HCl) = \frac{\text{масса HCl}}{\text{М(HCl)}} = \frac{36.54}{36.5} \approx 1.00 \text{ моль}
]
Шаг 3: Установим реакцию и найдем прореагировавший алюминий.
Уравнение реакции между алюминием (Al) и соляной кислотой (HCl) выглядит следующим образом:
[
2 \text{Al} + 6 \text{HCl} \rightarrow 2 \text{AlCl}_3 + 3 \text{H}_2
]
Из уравнения видно, что 6 моль HCl реагирует с 2 моль Al. Значит, 1 моль HCl реагирует с:
[
\frac{2}{6} \text{ моль Al} = \frac{1}{3} \text{ моль Al}
]
Используем количество моль HCl, которое мы нашли (1 моль):
[
\text{n(Al)} = \frac{1}{3} \times 1 = \frac{1}{3} \text{ моль}
]
Шаг 4: Найдем массу прореагировавшего алюминия.
Атомная масса Al примерно равна 27 г/моль. Найдем массу Al:
[
\text{масса Al} = n(Al) \times \text{М(Al)} = \frac{1}{3} \times 27 = 9 \text{ г}
]
Шаг 5: Найдем объём выделившегося водорода.
По уравнению реакции 6 моль HCl выделяют 3 моль H2. Значит, 1 моль HCl выделяет:
[
\frac{3}{6} = \frac{1}{2} \text{ моль H}_2
]
Таким образом, 1 моль H2 будет выделяться из 1 моль HCl:
[
n(H_2) = \frac{1 \text{ моль HCl}}{6} \times 3 = \frac{1}{2} \text{ моль H}_2
]
Объём водорода (при нормальных условиях 1 моль газа занимает 22.4 л):
[
V(H_2) = n(H_2) \times 22.4 \text{ л/моль} = \frac{1}{2} \times 22.4 = 11.2 \text{ л}
]
Ответ:
- Масса прореагировавшего алюминия: 9 г
- Объём выделившегося водорода: 11.2 л
