Чтобы определить объём хлора, необходимый для получения 50 граммов хлорида алюминия (AlCl₃), нужно пройти несколько шагов: понять реакцию, посчитать массу хлора, необходимую для реакции, и преобразовать её в объём.
Шаг 1: Записываем уравнение реакции
Для получения хлорида алюминия (AlCl₃) алюминий реагирует с хлором (Cl₂):
\[ 2 \, \text{Al} + 3 \, \text{Cl}_2 \rightarrow 2 \, \text{AlCl}_3 \]
Шаг 2: Находим молекулярные массы
- Масса алюминия (Al) = 27 г/моль
- Масса хлора (Cl₂) = 35.5 г/моль × 2 = 71 г/моль
- Масса хлорида алюминия (AlCl₃) = 27 г/моль + (35.5 г/моль × 3) = 27 + 106.5 = 133.5 г/моль
Шаг 3: Находим количество вещества хлорида алюминия
Для нахождения количества молей хлорида алюминия, который мы хотим получить (50 граммов), используем формулу:
\[ n = \frac{m}{M} \]
где:
- \( n \) — количество вещества (в молях),
- \( m \) — масса (в граммах),
- \( M \) — молярная масса (в г/моль).
Подставляем значения:
\[ n(AlCl_3) = \frac{50 \, \text{г}}{133.5 \, \text{г/моль}} \approx 0.375 \, \text{моль} \]
Шаг 4: Находим количество хлора из уравнения реакции
Согласно уравнению, на 2 моль AlCl₃ требуется 3 моль Cl₂:
\[ 2 \, \text{AlCl}_3 \rightarrow 3 \, \text{Cl}_2 \]
То есть на 0.375 моль AlCl₃ потребуется:
\[ n(Cl_2) = 0.375 \, \text{моль} \times \frac{3 \, \text{моль Cl}_2}{2 \, \text{моль AlCl}_3} \approx 0.5625 \, \text{моль Cl}_2 \]
Шаг 5: Находим массу хлора
Теперь можем найти массу хлора:
\[ m(Cl_2) = n \times M = 0.5625 \, \text{моль} \times 71 \, \text{г/моль} \approx 39.9375 \, \text{г} \]
Шаг 6: Находим объём хлора
При стандартных условиях (0 °C и 1 атм) 1 моль газа занимает 22.4 литра. Значит, объём хлора можно найти так:
\[ V(Cl_2) = n(Cl_2) \times 22.4 \, \text{л/моль} \approx 0.5625 \, \text{моль} \times 22.4 \, \text{л/моль} \approx 12.6 \, \text{л} \]
Ответ
Для получения 50 граммов хлорида алюминия необходимо примерно 12.6 литров хлора (Cl₂).